GE三维数字化技术在公路工程设计中的应用研究

摘要

传统的公路项目路线方案的研究通常依托二维等高线地形图为基础进行。通常情况下，从工可到初步设计，都会在1∶5万或1∶1万中、小比例尺的地形图上进行路线方案（走廊带）的初步确定，经过路线方案比选后，只有部分定量的线位会测绘1∶2000等大比例等高线地形图，然后在其上进行定量比选，最终确定施工图设计线位。可以说技术标准较好、造价相对较低的路线方案都是在前期确定下来。传统的设计流程和设计方法过于依赖地形图，特别是项目前期传统设计所依赖的传统地形图的缺点尤为突出:时效性差，新增房屋、厂房、道路、机场、车站等信息缺失，地形变化过大，地形图范围有限等，导致路线走廊带选择过于随意主观，容易遗漏有价值方案。同时在我国公路建设主战场转入地方公路的新时期里，带来了新的难题和挑战:建设条件差，资金短缺，缺乏基础资料等。前期设计的重要性是越来越突出，因为在前期设计中项目的功能定位，主要工程规模，投资规模等都基本确定下来，后期能变动的范围往往有限，如何突破传统设计的不足，这是一个值得研究的问题。
　　Google Earth(简称GE)的出现，突破了传统设计方法的局限性，使得公路选线设计所依赖的基础也跟上了互联网+的改革东风。GE是由Google公司开发的一款三维可视化地球软件，它把卫星影像、航空照片、三维地面模型等GIS信息布置在一个地球的三维模型上，不同于传统的GIS，GE成本低，数据易于收集、探索和可视化。本文提出依托GE三维数字化技术进行路线方案研究，并将其推广到地方公路项目准初步设计应用进行深入的研究，本文主要研究内容及研究成果如下:
　　1、项目的卫星影像资料、高程数据获取下载以及地形图的制作;
　　2、实践项目的特点及分析
　　3、研究将GE三维数字技术应用于地方公路项目准初步设计路线方案比选;
　　4、根据现场踏勘的特点，分析研究如何将成果与现有智能GPS设备相结合，使得现场踏勘效率得到较大提高，使得短时间多方案快速踏勘成为可能，使得外业踏勘的效率得到较大提升，同时借助GE的三维数字技术，使得现场踏勘从二维转向三维，三维空间虚拟放线使得纸上定线和现场实际紧密的结合起来，大大排除了许多施工时才会发现的问题，项目的可行性得到了较大的提升，经济效益较可观。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1．1 问题提出

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外对GE的研究综述

1．2．2 国内对GE的研究综述

1．3 GE在线路勘察设计领域的研究现状

1．4 准初步设计阶段的提出及可行性分析

1．5 现场踏勘从二维转向三维的可行性分析及应用研究

1．5．1 短时间多方案快速踏勘的实现原理

1．5．2 三维空间虚拟放线的实现

1．6 主要研究内容

第二章 GE的二次开发及本土化扩展应用介绍

2．1 GE的二次开发工作目前存在的问题

2．2 对Google earth的简要介绍

2．3 kml格式的介绍

2．4 Google Earth与智能GPS设备的结合

2．4．1 手持GPS和GE的结合

2．4．2 智能手机

2．6 Global Mapper

2．7 Surfer

2．8 奥维互动地图浏览器

2．9 如何求七参数以及七参数在软件中的应用

第三章 基于GE的三维数据的获取及分析

3．1 卫星影像数据的获取方法

3．2 高程数据的快速获得

3．3 更高精度的数字地形图的制作

3．3．1 利用SURFER软件对数据进行处理，用CoordToolsPro导入GE

3．4 GE数据的分析

3．4．1 公路设计对数据的要求

3．4．2 GE数字高程模型的理论精度及适用分析

第四章 实践项目背景、特点及分析

4．1 项目概述

4．1．1 项目背景

4．1．2 建设的必要性

4．2 建设规模及技术标准

4．2．1 技术标准

4．2．2 工程规模

4．2．3 路线走向及主要控制点

4．2．4 设计目标

4．3 沿线村道现状及评价

4．3．1 原有道路现状

4．3．2 现状总体评价

4．4 沿线自然地理特征

4．4．1 地形地貌

4．4．2 气象

4．4．3 不良地质

4．4．4 筑路材料及运输条件

4．5 总体设计思路

4．5．1 设计思路与设计理念

4．5．2 总体设计原则

4．5．3 路线

4．6 本项目的特点、关键技术问题的认识及其对策

4．6．1 本项目勘察设计的特点

4．6．2 本项目的关键性技术问题

第五章 基于GE三维数字技术的准初步设计应用研究

5．1 项目路线方案管理及设计技术路线

5．2 下载卫星影像图、高程数据并建立地形图

5．2．1 下载卫星影像图、高程数据

5．2．2 生成等高线，建立数字地形图

5．3 准初步设计—路线走廊带初选

5．3．1 固定据点(必经控制点)

5．3．2 路线走廊带初选

5．4 准初步设计—路线方案二选(定性+定量)

5．4．1 定性选择

5．4．2 定量选择

5．5 准初步设计—路线方案三选：基于GE+智能设备的现场踏勘选线

5．5．1 将CAD转换成kml格式

5．5．2 添加kml文件进智能手机设备

5．5．3 基于GE+智能设备的路线三维互动浏览

5．5．4 基于GE+智能设备的现场动态选线

5．6 准初步设计—定线

5．7 准初步设计阶段与施工图设计阶段的衔接

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果