所有工程建设项目都要以社会和经济效益为依据，根据自然条件和预期目的，进行规划设计，测量工作是工程建设中最基础的工作，在道路、桥梁、隧道工程建设中起着重要作用，为了选择最经济、最合理的路线，首先进行路线测量，绘制带状地形图，进行纵、横断面测量，进行纸上定线和路线设计，设计的路线平面位置、纵坡和路线

1道路工程测量不同阶段的工作

1.1初步设计阶段的测量工作初步设计根据批准的设计任务书和初步测量资料制作，主要制定建设原则，选定设计方案计算主要工程数量，提出施工方案意见，制定设计概算，提供方案说明和图表资料，初步测量阶段提供平面、高程控制、地形图、特殊地区的控制桩和纵横截面资料。初步设计比选方案一般在1:10000地形图上制定多个比选方案，在纸上布线后，对各方案进行1:2000地形图的测定，在1:2000地形图上进行纸上的定线，配置桥梁、通道、隧道等，实地调查计算工程数量，制作概算文件，特别复杂的困难地区，为了加深调查和分析比例，实地放置桩，进行平、纵、横的测定。①平面高程控制测量②地形图测量③所需的平纵横测量。

1.2施工图设计阶段的测量工作图设计根据批准的初步设计文件，在1:2000图中进行方案比较，确定路线方案，详细测量施工图。①中线放样②纵断面测量③横断面测量④主要工点地形图测量⑤主要控制地物高等控制测量。

2控制测量的目的、坐标系统的选择、建立方法、独立高等控制网的建设方法

2.1控制测量的目的控制测量一般是指在工程建设地区的地面上布置一系列的控制网站。准确确定这些点的位置，为后期地形测量图和各种工程建设测量放样打下基础。控制测量是所有后续测量工作的基础，没有控制测量，今后的测量图和放样等工作是无法想象的。控制网连接测量区各部分的测量工件，发挥骨架作用，发挥限制误差传递和累积作用，控制网在测量设计阶段的作用是①各设计阶段需要适当的比例尺地形图作为依据，地形图的测量必须通过控制网站来确定地形图各部分地形地形之间的相对位置和地形图的精度。②各设计阶段应根据控制网将路线、桥梁、隧道等设计位置精确放置在地面上，收集相应路基、结构物用于设计阶段的各种资料。

2.2坐标系统的选择坐标系统的选择是我们经常遇到的，也是一些操作人员难以理解的问题。

2.2.1大地水平面、参考椭圆球、坐标系国家大地测量和工程控制测量工作在地面上进行，地球自然表面是山、谷、江、湖、海等起伏的复杂曲面。因为这是不规则的，不能用简单的数学公式表现的曲面，所以在这个曲面上不能解决测量学中发生的几何学问题，为了容易计算控制网站的位置和测量地形，应该选择与地球相近的形状和大小的数学运算方便的形状，代替地球的形状，将观测结果归化这个形状的表面进行计算。

由力学知识可知，地球上任何一个质点都同时受到两个力的作用：一个是地球质心对该质点的引力F，另一个是地球自转所产生的离心力P，这两个力的合力，就是作用于该质点的重力G，重力G的方向就是众所周知的铅垂线的方向，即G=P+F.

曲面上每一点均与铅垂线方向垂直的曲面叫做水准面，水准面有无穷多个，我们可以选择一个与平静的海水面相重合的水准面（平均水准面）来代替地球的表面，通常把这个与平均海水面相重合的水准面叫大地水准面。大地水准面是按近于地球的自然表面，但它仍是一个不规则的曲面，因而有必要选择一个形状和大小都与大地体接近，面且能用简单数学式表示的体形来代替大地体。

参考椭球面是一国家（或者一区域）大地测量计算的参考面，该椭球面上各点与大地水准面上各相应点之间的高差的平方和为最小，参考椭球中心与地球质心重合，旋转轴与地球自转轴重合，赤道面重合，两者体积相等，总质量与地球总质量相等，自转角速度相等。

2.2.2高斯平面直角坐标系公路线路尤其是高速公路一般跨越多个地区，绵延数百里，为了坐标系统的统计以及与国家其它工程衔接，目前普遍采用国家坐标系换带计算方法。也就是说，高斯正形投影平面直接坐标系。①高斯正形投影的本质设想是将截面为椭圆的横柱(简称圆柱)面套在地球椭圆面上，将横柱面与椭圆面的子午椭圆相切，横柱的轴与地球椭圆的轴垂直，将接近子午椭圆的地球表面的图形投影到圆柱面上，展开圆柱面得到平面的图形。该投影实际上是将地球椭球面与柱面切割的子午线两侧的带状区域按正形规则投影到平面上，投影后，只有切割的子午线的长度比等于1，离开该子午线越远，长度变形越大，切割的子午线被称为中央子午线，该区域两侧边缘的子午线被称为分界子午线，地球上的d点投影到平面变为d点

2.3控制网的构建方法平面:采用先四等控制，后一级导线道路为线状物，四等控制一般采用GPS测定，其特点是①定位精度高②观测时间短③车站之间无视④三维坐标⑤操作简单⑥全天候作业。

GPS采用测距后方交叉的原理，接收机接收卫星测距信号，只需同时获得3个以上的GPS卫星信号，就可以利用后方交叉的原理理解计算的绝对坐标，如果有2台接收机同时观察同样的3个以上的卫星信号，其基线的计算可以达到10-6精度四等点一般以5km左右一对为宜，5km一对是为便于一级导线加密时附合到已知边上，为便于设计及施工放样，一般采用常规仪器（全站仪或测距仪配经纬仪）进行。高程：采用水准仪进行四等高程施测，也可采用严格按规范施行的三角高程代替四等水准方法，附合到三等以上高程控制点。

2.4独立高等控制道路工程中的一级控制网通常采用GPS进行四级控制，为了使施工再利用通常的方法进行一级导线的加密，一级控制网通常采用与国家点对点的测量带换算获得当地的任意坐标系统，控制整体系统的连接和与现有线路的连接，然后在线路的主要控制物大桥、长隧道等(为了使施工容易进行控制网的配置，这种控制网的内部精度要求比线路的一级控制高，在这种情况下，多采用独立网的形式，这种独立网与其他独立工程如大坝、枢纽、厂房等独立网

3地形图的航拍测量方法

根据道路施工的特点，长线通常采用航拍的方法，使用安装在飞机或其他飞行工具上的摄影机，对观测区域按一定要求进行摄影，根据摄影瞬间得到的航拍，阅读各种信息资料和制作地形图的技术，称为航拍测量。

尽管航空照片上详细准确地记录了地面实际情况，但不能作为地形图直接使用的主要原因是航空照片是中心投影，地形图是垂直投影(或正射投影)。

航空摄影比例尺:航空摄影比例尺的分母不得超过图形比例尺的4倍。

航空摄影外业:①像控制点的布局像控制点在现场选择合适的吗？要求的明显地物角(航空电影上明确变化)的点测定其平面、高度三维坐标，在内业制作图时确定相对位置，纠正航空电影。②照片的调整，地面、地下和架空管道、堤坝、陡坎、田地、植被等不明确或遗漏的情况下，必须调整。

4数字地板模型

数字地板模型是利用不同的地形数据采集设备采集的大量地形点的三维坐标按照一定的数学模型进行分析和连接，使这些空间点按照这个数字模型采用规律来描述地形起伏的数字模型。

DTM是描述地面特性空间分布的有序数值阵列，如果将高度或海拔分布作为地面特性的描述称为数字高度模型，数字地面模型可以是每三个三维坐标值为一组分散点结构，也可以是多种方式或傅立叶级数确定的曲面方程。

4.1数字地面模型在道路调查设计中的应用数字地板模型是一个数字模拟过程，用于模拟地板大量采样点的三维坐标是根据一定的精度要求收集的，地板表面表现为数字数据组。如果需要该数字模型表面上其它位置处的属性信息，可以利用一种内插方法来处理该组采集的地面数据，利用内插的方法，就可以根据DTM得到任何位置处的地面属性值。

根据当前数字地面模型的精度，可用于公路初步设计。

4.2数字地板模型的原理DEM是地形表面的数学和数字模型，根据数据收集的方式，DEM有可能用一个或多个数学函数表示地板表面。这种数学函数通常被认为是内插函数，对地形表面的各种处理可以称为表面重建或表面建模。地形表面重建实际上是DEM表面重建或DEM表面生成。DEM表面建模后，模型可以从DEM表面获得任何高度信息。

4.3建立DEM表面模型的各种方法数字表面模型的各种方法

4.3.1基于点的表面模型只使用多种类型的零次项建立DEM表面，每个数据点都可以建立水平面，如果使用单个数据点建立的平面表示该点周围的小区域，则整个DEM表面可以由相邻的不连续表面构成。由于其表面的不连续性，不是真正实用的方法。

4.3.2基于三角形的表面建模分析多项式的前三项（两个一次项和一个零次项），可以发现它们能生成一平面，最少需要三个点生成一平面三角形，从而此三角形决定了一个倾斜的表面，由于三角形在形状和大小方面有很大的灵活性，所以这种建模方法也能容易地融合断裂线、地形特征线或其他任何数据，它已成为表面建模的主要方法之一。

4.3.3基于格网的建模如果通用多项式中的前三项与a3xy项一起使用，则至少需要4个点以确定一个表面，这种表面称为双线性表面。正方形格网为最佳的选择，在基于格网建模的情况下，最终表面将包含一系列衔接的双线性表面。应当指出，高项多项式也可用于建立DEM，但它的一个主要问题是如果对范围较大的区域使用高次多项函数则可导致DEM表面出现无法预料的抖动，为减少这种情况的发生，在实际应用中通常只使用二次或三次项。

4.3.4混合表面的建模对格网网络来说，可将其分解为三角形网络，以形成一线性的连续表面；反之，对不规三角网进行内插处理，也可形成格网网络。

4.4建模方法的挑选前边提及了四种主要的建模方法，分别对应某一特点的数据结构，在实际应用中，由于基于点的建模不适用，混合表面往往也转换成三角网，因此基于三角网和格网的建模方法多用，被认为是两种基本建模方法。

实际上，从建立数字地板模型表面时的数据来源来看，上述建模方法可分为两种类型，即根据高度测量数据直接建立和间接建立衍生数据，而根据衍生数据间接建立DEM表面的方法，首先根据原始测量数据插入高度点，然后建立DEM表面。

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