所有工程建設項目都要以社會和經濟效益為依據，根據自然條件和預期目的，進行規劃設計，測量工作是工程建設中最基礎的工作，在道路、橋梁、隧道工程建設中起著重要作用，為了選擇最經濟、最合理的路線，首先進行路線測量，繪制帶狀地形圖，進行縱、橫斷面測量，進行紙上定線和路線設計，設計的路線平面位置、縱坡和路線

1道路工程測量不同階段的工作

1.1初步設計階段的測量工作初步設計根據批準的設計任務書和初步測量資料制作，主要制定建設原則，選定設計方案計算主要工程數量，提出施工方案意見，制定設計概算，提供方案說明和圖表資料，初步測量階段提供平面、高程控制、地形圖、特殊地區的控制樁和縱橫截面資料。初步設計比選方案一般在1:10000地形圖上制定多個比選方案，在紙上布線后，對各方案進行1:2000地形圖的測定，在1:2000地形圖上進行紙上的定線，配置橋梁、通道、隧道等，實地調查計算工程數量，制作概算文件，特別復雜的困難地區，為了加深調查和分析比例，實地放置樁，進行平、縱、橫的測定。①平面高程控制測量②地形圖測量③所需的平縱橫測量。

1.2施工圖設計階段的測量工作圖設計根據批準的初步設計文件，在1:2000圖中進行方案比較，確定路線方案，詳細測量施工圖。①中線放樣②縱斷面測量③橫斷面測量④主要工點地形圖測量⑤主要控制地物高等控制測量。

2控制測量的目的、坐標系統的選擇、建立方法、獨立高等控制網的建設方法

2.1控制測量的目的控制測量一般是指在工程建設地區的地面上布置一系列的控制網站。準確確定這些點的位置，為后期地形測量圖和各種工程建設測量放樣打下基礎。控制測量是所有后續測量工作的基礎，沒有控制測量，今后的測量圖和放樣等工作是無法想象的。控制網連接測量區各部分的測量工件，發揮骨架作用，發揮限制誤差傳遞和累積作用，控制網在測量設計階段的作用是①各設計階段需要適當的比例尺地形圖作為依據，地形圖的測量必須通過控制網站來確定地形圖各部分地形地形之間的相對位置和地形圖的精度。②各設計階段應根據控制網將路線、橋梁、隧道等設計位置精確放置在地面上，收集相應路基、結構物用于設計階段的各種資料。

2.2坐標系統的選擇坐標系統的選擇是我們經常遇到的，也是一些操作人員難以理解的問題。

2.2.1大地水平面、參考橢圓球、坐標系國家大地測量和工程控制測量工作在地面上進行，地球自然表面是山、谷、江、湖、海等起伏的復雜曲面。因為這是不規則的，不能用簡單的數學公式表現的曲面，所以在這個曲面上不能解決測量學中發生的幾何學問題，為了容易計算控制網站的位置和測量地形，應該選擇與地球相近的形狀和大小的數學運算方便的形狀，代替地球的形狀，將觀測結果歸化這個形狀的表面進行計算。

由力學知識可知，地球上任何一個質點都同時受到兩個力的作用：一個是地球質心對該質點的引力F，另一個是地球自轉所產生的離心力P，這兩個力的合力，就是作用于該質點的重力G，重力G的方向就是眾所周知的鉛垂線的方向，即G=P+F.

曲面上每一點均與鉛垂線方向垂直的曲面叫做水準面，水準面有無窮多個，我們可以選擇一個與平靜的海水面相重合的水準面（平均水準面）來代替地球的表面，通常把這個與平均海水面相重合的水準面叫大地水準面。大地水準面是按近于地球的自然表面，但它仍是一個不規則的曲面，因而有必要選擇一個形狀和大小都與大地體接近，面且能用簡單數學式表示的體形來代替大地體。

參考橢球面是一國家（或者一區域）大地測量計算的參考面，該橢球面上各點與大地水準面上各相應點之間的高差的平方和為最小，參考橢球中心與地球質心重合，旋轉軸與地球自轉軸重合，赤道面重合，兩者體積相等，總質量與地球總質量相等，自轉角速度相等。

2.2.2高斯平面直角坐標系公路線路尤其是高速公路一般跨越多個地區，綿延數百里，為了坐標系統的統計以及與國家其它工程銜接，目前普遍采用國家坐標系換帶計算方法。也就是說，高斯正形投影平面直接坐標系。①高斯正形投影的本質設想是將截面為橢圓的橫柱(簡稱圓柱)面套在地球橢圓面上，將橫柱面與橢圓面的子午橢圓相切，橫柱的軸與地球橢圓的軸垂直，將接近子午橢圓的地球表面的圖形投影到圓柱面上，展開圓柱面得到平面的圖形。該投影實際上是將地球橢球面與柱面切割的子午線兩側的帶狀區域按正形規則投影到平面上，投影后，只有切割的子午線的長度比等于1，離開該子午線越遠，長度變形越大，切割的子午線被稱為中央子午線，該區域兩側邊緣的子午線被稱為分界子午線，地球上的d點投影到平面變為d點

2.3控制網的構建方法平面:采用先四等控制，后一級導線道路為線狀物，四等控制一般采用GPS測定，其特點是①定位精度高②觀測時間短③車站之間無視④三維坐標⑤操作簡單⑥全天候作業。

GPS采用測距后方交叉的原理，接收機接收衛星測距信號，只需同時獲得3個以上的GPS衛星信號，就可以利用后方交叉的原理理解計算的絕對坐標，如果有2臺接收機同時觀察同樣的3個以上的衛星信號，其基線的計算可以達到10-6精度四等點一般以5km左右一對為宜，5km一對是為便于一級導線加密時附合到已知邊上，為便于設計及施工放樣，一般采用常規儀器（全站儀或測距儀配經緯儀）進行。高程：采用水準儀進行四等高程施測，也可采用嚴格按規范施行的三角高程代替四等水準方法，附合到三等以上高程控制點。

2.4獨立高等控制道路工程中的一級控制網通常采用GPS進行四級控制，為了使施工再利用通常的方法進行一級導線的加密，一級控制網通常采用與國家點對點的測量帶換算獲得當地的任意坐標系統，控制整體系統的連接和與現有線路的連接，然后在線路的主要控制物大橋、長隧道等(為了使施工容易進行控制網的配置，這種控制網的內部精度要求比線路的一級控制高，在這種情況下，多采用獨立網的形式，這種獨立網與其他獨立工程如大壩、樞紐、廠房等獨立網

3地形圖的航拍測量方法

根據道路施工的特點，長線通常采用航拍的方法，使用安裝在飛機或其他飛行工具上的攝影機，對觀測區域按一定要求進行攝影，根據攝影瞬間得到的航拍，閱讀各種信息資料和制作地形圖的技術，稱為航拍測量。

盡管航空照片上詳細準確地記錄了地面實際情況，但不能作為地形圖直接使用的主要原因是航空照片是中心投影，地形圖是垂直投影(或正射投影)。

航空攝影比例尺:航空攝影比例尺的分母不得超過圖形比例尺的4倍。

航空攝影外業:①像控制點的布局像控制點在現場選擇合適的嗎？要求的明顯地物角(航空電影上明確變化)的點測定其平面、高度三維坐標，在內業制作圖時確定相對位置，糾正航空電影。②照片的調整，地面、地下和架空管道、堤壩、陡坎、田地、植被等不明確或遺漏的情況下，必須調整。

4數字地板模型

數字地板模型是利用不同的地形數據采集設備采集的大量地形點的三維坐標按照一定的數學模型進行分析和連接，使這些空間點按照這個數字模型采用規律來描述地形起伏的數字模型。

DTM是描述地面特性空間分布的有序數值陣列，如果將高度或海拔分布作為地面特性的描述稱為數字高度模型，數字地面模型可以是每三個三維坐標值為一組分散點結構，也可以是多種方式或傅立葉級數確定的曲面方程。

4.1數字地面模型在道路調查設計中的應用數字地板模型是一個數字模擬過程，用于模擬地板大量采樣點的三維坐標是根據一定的精度要求收集的，地板表面表現為數字數據組。如果需要該數字模型表面上其它位置處的屬性信息，可以利用一種內插方法來處理該組采集的地面數據，利用內插的方法，就可以根據DTM得到任何位置處的地面屬性值。

根據當前數字地面模型的精度，可用于公路初步設計。

4.2數字地板模型的原理DEM是地形表面的數學和數字模型，根據數據收集的方式，DEM有可能用一個或多個數學函數表示地板表面。這種數學函數通常被認為是內插函數，對地形表面的各種處理可以稱為表面重建或表面建模。地形表面重建實際上是DEM表面重建或DEM表面生成。DEM表面建模后，模型可以從DEM表面獲得任何高度信息。

4.3建立DEM表面模型的各種方法數字表面模型的各種方法

4.3.1基于點的表面模型只使用多種類型的零次項建立DEM表面，每個數據點都可以建立水平面，如果使用單個數據點建立的平面表示該點周圍的小區域，則整個DEM表面可以由相鄰的不連續表面構成。由于其表面的不連續性，不是真正實用的方法。

4.3.2基于三角形的表面建模分析多項式的前三項（兩個一次項和一個零次項），可以發現它們能生成一平面，最少需要三個點生成一平面三角形，從而此三角形決定了一個傾斜的表面，由于三角形在形狀和大小方面有很大的靈活性，所以這種建模方法也能容易地融合斷裂線、地形特征線或其他任何數據，它已成為表面建模的主要方法之一。

4.3.3基于格網的建模如果通用多項式中的前三項與a3xy項一起使用，則至少需要4個點以確定一個表面，這種表面稱為雙線性表面。正方形格網為最佳的選擇，在基于格網建模的情況下，最終表面將包含一系列銜接的雙線性表面。應當指出，高項多項式也可用于建立DEM，但它的一個主要問題是如果對范圍較大的區域使用高次多項函數則可導致DEM表面出現無法預料的抖動，為減少這種情況的發生，在實際應用中通常只使用二次或三次項。

4.3.4混合表面的建模對格網網絡來說，可將其分解為三角形網絡，以形成一線性的連續表面；反之，對不規三角網進行內插處理，也可形成格網網絡。

4.4建模方法的挑選前邊提及了四種主要的建模方法，分別對應某一特點的數據結構，在實際應用中，由于基于點的建模不適用，混合表面往往也轉換成三角網，因此基于三角網和格網的建模方法多用，被認為是兩種基本建模方法。

實際上，從建立數字地板模型表面時的數據來源來看，上述建模方法可分為兩種類型，即根據高度測量數據直接建立和間接建立衍生數據，而根據衍生數據間接建立DEM表面的方法，首先根據原始測量數據插入高度點，然后建立DEM表面。

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