3S技术在公路勘测设计中的应用分析

摘 要：3S技术的出现，为我国乃至全世界的国家都提供了一种新的公路勘测设计的可能。3S即遥感技术（RS）地理信息系统（GIS）全球定位系统（CPS）。文章主要分析了这三种技术在公路勘察中的应用，以期提高公路勘察设计工作水平。

关键词：遥感技术；地理信息系统；全球定位系统

3S技术是遥感技术（RS）地理信息系统（GIS）全球定位系统（GPS）的统称。

所谓的遥感技术是指利用人造卫星、飞机等飞行器收集地面物体目标的电磁辐射信息，从而判断地球的环境和资源的一项技术。其原理是任何物体在不同的地点和时间会有不同的电磁波反射或辐射特征，通过卫星收集不同物体的电磁波信息，从而达到更深层次了解地球的目的。地理信息系统则是指在计算机的帮助下，对于整个地球从大气层到地面中的地理信息进行分析的重要信息系统。地理信息系统有着悠久的发展历史，应用范围非常广泛。全球定位系统的全称是Global PositioningSystem，它是基于卫星基础之上，对于具体目标精确定位。主要是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。

随着我国公路建设的快速发展，对于某些较为特殊的地段，为了更好地保证公路质量，保障人民生活财产安全，在公路勘测设计中，引人3S系统就变得至关重要。

1 遥感技术在公路勘测设计中的应用

遥感技术在道路勘测设计中的应用，主要是通过立体观察和计算机处理，合理利用照片等信息，了解公路路线设计的相关地质、地貌、水文和其他物质材料。遥感技术在公路工程勘察设计测量中起着重要的作用，第一，可以帮助设计人员对道路施工路线区域的地形地貌、水文景观、生活条件等进行简单的判断，对于分析和理解这些因素对公路路线的影响有着重要作用，使得设计人员可以选择最好的设计。第二，能够有效地帮助设计人员及时了解有关的地质条件，从而进行合理的更改，以避免不必要的损失或产生其他不利影响。第三，可以帮助设计人员提前发现和了解沿线的植物和作物，将会使设计人员能够相应地制定更科学有效的环保策略，保持沿途的生态环境。第四，帮助设计人员了解公路沿线建材情况，全面了解公路建材的贮存和运输。为施工创造更加便利的条件，提高施工的效率。

在有些地形、地质条件复杂的山区，如果需要建设大规模的桥梁及隧道，那么当地的灾害地质现象如断层，滑坡，泥石流，溶洞等因素，都会影响方案的选择。选择最佳的解决方案，不仅可以节约投资，甚至在环保和安全方面也将利于我国社会的可持续发展。利用遥感图像来快速识别区域的地质特征，可以有效的避开地质断层、滑坡、采空区及复杂的地质构造带，而卫星和航空遥感图像处理和计算机信息技术的应用，可以快速地准备各种尺度的遥感地图，还可以用来解释工程地质图，因此遥感技术在公路选线及优化方案具有关键的作用。

2 地理信息系统在公路勘测设计中的应用

公路规划设计中的路线方案选定，不光要综合考虑地形、地质、水文等自然条件，还要将交通量、工程投资等多方面因素考虑在内。随着科学技术如计算机技术、航测遥感、GPS技术和GIS技术的发展，为解决这类问题提供了坚实的技术保障。

地理信息系统这种技术主要是基于研究空间信息的分配为基础，可以将空间特征可视化，在帮助设计人员能够更加清晰、直观地获取信息的同时，也有效地提高了他们的空间分析能力。ARC/INFO和Mapinfo等软件系统是最为常见的平台，在正常情况下，这种地理信息系统将为设计人员提供宏观管理与决策分析平台，具体包括图形显示，道路和桥梁的信息，以及高速公路信息查询和图表输出。

GIS能为公路设计提供很大的便利，首先，打开数字化地形图，用鼠标选择对地形图的控制点，控制点的属性也显示在计算机屏幕上，控制点连接后，基本路线的走向就确定了下来，下一步就是输入一些平曲线元素，这样程序将很快选择出合适的路线。如果不满意所选择的路线方案，能用鼠标在任何时间修改，而地形图的比例也可以根据需要进行调整。在选定路线的过程中，还可以得到其他相关信息的地理信息，其中包括最佳路径、最短旅行时间、交通、公路沿线人口密集地区、经济条件、建材配送、仓储、运输条件、地质、植被等。同时设计人员可以选择同一始终点，然后进行分析、比较、筛选不同的路线类型，直到得到一个满意的解决方案，获得最佳方案为止。其结果是，它减少了规划人员的工作强度，使得工作效率得以提高。

3 全球定位系统在公路勘测设计中的应用

在公路勘测设计中对于GPS的应用，主要集中在数据采集，测量和施工定位控制等方面。在GPS的静态相对定位技术中，它设置了精密工程控制网络，而且进一步的应用在了精密工程测量中。适用于道路勘测和设计中的GPS系统测量技术，可以做到高效、快速、准确地提供各个要素精确的面，线，点的坐标，从而完成了道路勘测设计的研究。在公路工程的初步设计中，它被认为是公路勘测放样的主要调查手段和工具。

在公路勘测设计中应用GPS系统，这一举措促进了公路勘测设计水平的显著提高。道路地形测绘，建筑布局和走线测量工作都因为应用了GPS实时的动态定位技术，其精度得到了很大的提高。如今GPS对公路建设的数据传输来说扮演了一个非常重要的角色。同时，基于GPS的实时动态定位系统的基准站可以与流动接收机配合使用的特性，在加高基准站天线和加大功率的基础上，可以实现数据通信的传播。

GPS定位系统技术在确定公路用地面积上以及在确定土地的界限条件上都可以发挥其独特的作用。如果是在位置较为偏僻的山区或是在地质较为复杂的地域，测量的难度是相当大的，但是如果将GPS技术应用在这样的地区，GPS系统将能直接发挥其强大的特性，可以准确测量土地面积和路线等。同时，还可以利用GPS来绘制复杂的公路路线地形图和公路路线平面图。同时，在公路勘测中利用GPS定位系统将会提高放样点的定位精确度，可以较为有效地解决测绘地形图误差较大的问题。

GPS定位系统常与遥感图像结合，能够在地质条件非常恶劣的地区，如沙漠区的工程地质调绘中起到特别重要的作用。例如，某条长度为117km的高速公路，其设计路线位于沙漠地区，沙漠地区的气候条件十分复杂，人口稀少，由于活动沙丘的存在，使得沙漠地形更为多变，这使得重要的工程地质调绘图件不但很难准确的填绘，也不能保证图件质量。设计人员利用遥感信息图像，可以准确的掌握沙丘的流动方向。然后再利用GPS的定位系统，以此来准确定位出活动沙丘、半活动沙丘的位置，提高对于该公路的勘测精度，能够有效地避开沙丘对于高速公路的侵蚀。

4 结语

随着3S技术基础理论和应用技术研究的发展，利用3S技术可以全面掌握公路走廊带内的地形、地貌、地质构造等各种因素，为公路勘察设计的前期规划（预可阶段）工可研究及后续的详细设计阶段提供技术平台和决策支持，对提高决策水平和设计质量、优化设计方案、节约投资成本都会起到关键的作用。

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