現(xiàn)代空間信息與數(shù)字交通集成技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展

1、現(xiàn)代空間信息與數(shù)字交通集成技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展 -xx高速公路擴(kuò)建工程和xx隧道建設(shè)中的實(shí)踐 xx公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司xx 匯 報 內(nèi) 容一、問題的引出二、數(shù)字地球與數(shù)字公路三、公路勘察設(shè)計(jì)與建設(shè)管理新技術(shù)四、工程實(shí)例 廈門東通道海底隧道 滬寧高速公路擴(kuò)建五、結(jié)語一、問題的引出(一) 公路建設(shè)重心轉(zhuǎn)移東部地區(qū)新建公路國內(nèi)公路建設(shè)道路修筑技術(shù)大規(guī)模建設(shè)極端復(fù)雜地區(qū)老路擴(kuò)容擴(kuò)建國際大通道、海外工程數(shù)字化公路可持續(xù)發(fā)展在可持續(xù)發(fā)展新模式下，公路勘察設(shè)計(jì)必須尋求新的技術(shù)支撐體系20多年的快速發(fā)展使我國公路建設(shè)取得了令世人矚目的巨大成就 ，隨著西部交通大發(fā)展、國際大通道建設(shè)和走向國際市場的需要，我國公路

2、建設(shè)重心已發(fā)生重大轉(zhuǎn)移：（二） 工程建設(shè)環(huán)境越來越艱巨1、地形條件越來越差 地形:山巒起伏峽谷深邃地貌復(fù)雜道路:平面曲折縱坡起伏橫坡深峻必須研究新的勘察設(shè)計(jì)技術(shù)！公路勘察設(shè)計(jì)任務(wù)極為艱巨，局部地區(qū)采用常規(guī)技術(shù)手段難以完成2、地質(zhì)條件越來越復(fù)雜 斷層、破碎帶滑坡、崩塌、泥石流地震、水毀濕陷黃土、沼澤、凍土風(fēng)災(zāi)、雪害、沙害地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地殼運(yùn)動強(qiáng)烈，活動構(gòu)造眾多地質(zhì)災(zāi)害種類多、分布廣、災(zāi)害嚴(yán)重、活動頻繁各種地質(zhì)災(zāi)害和公路病害的勘察設(shè)計(jì)與處治技術(shù)，已成為了公路建設(shè)所面臨最為緊迫的重大課題！ 青藏高原遙感圖像中國滑坡分布圖3、建設(shè)條件越來越艱巨 橋隧比例越來越大。山區(qū)公路橋隧比已達(dá)65%80%，最多達(dá)

3、90%；高墩、高塔、大縱坡、大跨徑、特殊結(jié)構(gòu)橋梁長、曲、大跨度、分岔隧道等復(fù)雜異型結(jié)構(gòu)物地形、地質(zhì)、氣候條件較差、施工場地局促高填深挖建設(shè)條件越來越艱巨、工程難度越來越大、技術(shù)要求越來越高，對公路勘察、設(shè)計(jì)技術(shù)及其質(zhì)量控制提出了更高的要求。4、工程建設(shè)周期越來越短 公路建設(shè)快速發(fā)展工作量不斷增加設(shè)計(jì)周期越來越短技術(shù)資源有限吃緊如何以提高科技含量和技術(shù)水平來擺脫技術(shù)人員滿負(fù)荷長期疲勞工作、防止質(zhì)量事故已成為擺在我們面前一道必須回答的現(xiàn)實(shí)問題。（二） 新的技術(shù)要求1、今后大量的老路改擴(kuò)建工程項(xiàng)目滬寧路最大斷面交通量已達(dá)68000輛/日道路雍塞、服務(wù)水平降低老路改擴(kuò)建技術(shù)要求完全不同于新建工程項(xiàng)目:

4、不中斷交通的勘察設(shè)計(jì)與施工 地面沉降、路基沉降處理路基、橋梁無縫拼接技術(shù)無重復(fù)測量的多方案優(yōu)化數(shù)字高速公路基礎(chǔ)信息 2、環(huán)境保護(hù)與景觀建設(shè)不破壞就是最好的保護(hù)融于歷史文化摒棄先建設(shè)后維護(hù)、先破壞后治理的傳統(tǒng)模式體現(xiàn)地域文化特色與自然環(huán)境融合統(tǒng)一可持續(xù)發(fā)展融于人文背景融于自然環(huán)境尊重自然，重視環(huán)境，建立人、路、車、景多因素和諧共生、再現(xiàn)秀美山川的最高境界 車在路上行人在畫中游理念是先導(dǎo)、設(shè)計(jì)是靈魂3、 數(shù)字高速公路道路空間信息和屬性信息道路模型可視化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化數(shù)字化勘察設(shè)計(jì)、施工、管養(yǎng)和服務(wù)為用路者提供個性化自主數(shù)字服務(wù)涉及工程、信息、計(jì)算機(jī)、通訊、控制等技術(shù)數(shù)字化公路管理和服務(wù)對公路建設(shè)

5、者提出了新的課題和挑戰(zhàn) 二、數(shù)字地球與數(shù)字公路公路水路交通科技發(fā)展戰(zhàn)略 交通科技發(fā)展戰(zhàn)略五大重點(diǎn)領(lǐng)域：數(shù)字化交通建設(shè)與管理技術(shù)特殊地質(zhì)地理?xiàng)l件下工程建設(shè)技術(shù)一體化運(yùn)輸技術(shù)決策支持技術(shù)交通安全保障技術(shù) 用科技支撐起安全、通暢、便捷、經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)的公路水路交通體系，貨物在任何時間都可以及時、經(jīng)濟(jì)地到達(dá)任何地點(diǎn)；人們可以自由安全的出行、享受出行的快樂 事故預(yù)防、應(yīng)急反應(yīng)、事后處理 為交通宏觀決策提供支持服務(wù) 特殊環(huán)境和生態(tài)條件下工程建設(shè)技術(shù) 運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)、載體、設(shè)施、場站、管理 信息、管理、計(jì)算機(jī)集成技術(shù) 公路水路交通中長期科技發(fā)展規(guī)劃 規(guī)劃管理現(xiàn)代化技術(shù)數(shù)字交通技術(shù)一體化運(yùn)輸系統(tǒng)十一五西部交通建設(shè)科技

6、發(fā)展規(guī)劃十一五交通科技發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域：特殊條件下公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)技術(shù)公路基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)管理與改造技術(shù)交通安全保障技術(shù) 綠色公路交通技術(shù)公路交通運(yùn)輸與現(xiàn)代化技術(shù)數(shù)字交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)信息平臺與管理系統(tǒng)研究2004年10月科教司主要內(nèi)容：“數(shù)字地球”把地球上每一點(diǎn)的信息按坐標(biāo)加以整理，使之?dāng)?shù)字化、可視化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，構(gòu)成一個完整的地球信息模型，在信息高速公路運(yùn)行，構(gòu)造出一個嶄新的信息化世界。 我國政府對“數(shù)字地球”非常重視，在國務(wù)院和李嵐清副總理的直接支持和參加下，世界第一屆“數(shù)字地球”會議于1999年在北京召開，并發(fā)表了“北京宣言”。1998年1月31日，美國副總統(tǒng)戈?duì)柼岢隽恕皵?shù)字地球”的概念，

7、很快，在全球范圍內(nèi)激起了強(qiáng)烈的反響。數(shù)據(jù)源信息載體與基礎(chǔ)設(shè)施信息化應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)字地球三要素?cái)?shù)字地球數(shù)字道路交通數(shù)字道路交通(Digital Highway Transport， DHT)是道路交通可持續(xù)性發(fā)展的基礎(chǔ)構(gòu)架，源于數(shù)字地球概念，是數(shù)字地球的重要組成部分。數(shù)字道路交通是數(shù)字地球概念在特定的道路交通對象上的具體描述，是對真實(shí)道路交通體系數(shù)字化認(rèn)識與數(shù)字化重現(xiàn)，并服務(wù)于道路自身的建設(shè)、管養(yǎng)、運(yùn)營、服務(wù)和公共信息需求 。數(shù)字車輛數(shù)字道路數(shù)字出行環(huán)境數(shù)字管理系統(tǒng)數(shù)字道路交通將公路空間信息、屬性信息、實(shí)時管理、服務(wù)信息、以及與公路相關(guān)的環(huán)境、城市、路網(wǎng)、交通狀況、氣候氣象等時空變化信息數(shù)字化，形成

8、信息模型，并實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)等公共信息系統(tǒng)上的流通，使之最大限度地為公路建設(shè)、管理、維護(hù)、營運(yùn)和可持續(xù)發(fā)展以及用戶提供最有效的、個性化的和自主性服務(wù) 數(shù)字化建設(shè)數(shù)字化管理數(shù)字公路的內(nèi)容采用RS、GPS等技術(shù)對道路、設(shè)施、地形等空間信息與屬性進(jìn)行采集、分類、處理，建立系列電子地圖、數(shù)字影像和地理模型。數(shù)字模型上進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)成果可視化虛擬再現(xiàn)，數(shù)字化施工等。數(shù)字公路的核心，數(shù)字公路應(yīng)用體系的基礎(chǔ)整個系統(tǒng)操作、運(yùn)行、網(wǎng)絡(luò)管理、信息交換的支撐平臺管理系統(tǒng)收費(fèi)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、道路設(shè)施監(jiān)測系統(tǒng)、管理指揮系統(tǒng)、養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)、交通安全與施救處理系統(tǒng)、服務(wù)區(qū)管理系統(tǒng)、信息查詢與發(fā)布系統(tǒng)等基礎(chǔ)地理框架、信息采集與處理

9、數(shù)字化勘察設(shè)計(jì)與施工地理信息系統(tǒng)（GIS）應(yīng)用系統(tǒng)三、數(shù)字化勘察設(shè)計(jì)與建設(shè)管理新技術(shù)3.1 高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)Ikonos 衛(wèi)星Ikonos衛(wèi)星的組成 發(fā)射時間1999年9月24日軌道98.1，太陽同步軌道速度7.5Km/s對地速度6.8Km/s環(huán)繞地球次數(shù)每24小時14.7次繞地一周時間98分鐘高度681Km重訪時間40緯度，1m分辨率約3天衛(wèi)星體積高1.8m，直徑1.6m衛(wèi)星重量817kg分辨率（軌道底點(diǎn)）全色0.82m，多光譜3.2m26偏移：全色1.0m，多光譜4.0m圖像寬度軌道底點(diǎn)處11.3Km，26偏移處13.8Km跨越赤道時間名義上的太陽時上午10：30圖像波段數(shù)全色，蘭、綠

10、、紅、近紅外Ikonos基本參數(shù)一覽表 Ikonos是世界上第一顆突破1m空間分辨率的商業(yè)衛(wèi)星，是目前世界上最新、最先進(jìn)的對地觀測技術(shù)。Stereo convergence 30 to 45 deg680km立體影像帶寬11Km 利用空間衛(wèi)星技術(shù)獲取高分辨率地面立體影像衛(wèi)星影像成圖技術(shù) 地面影像分辨率1m1米彩色(經(jīng)銳化)融合1米空間全色和4米多光譜段影像而成1米 全色使用戶可以分辨地面1米大小物體4米多光譜使用戶能分辨地面4米大小的地物信息Ikonos 衛(wèi)星影像國外對Ikonos應(yīng)用潛力熱情大，對空間定位和各種分析應(yīng)用進(jìn)行了廣泛研究，在各種研究領(lǐng)域和工程應(yīng)用領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用我院在國內(nèi)同

11、行業(yè)中首次開展了大規(guī)模的高分辨率衛(wèi)星圖像應(yīng)用技術(shù)研究交通部西部科技項(xiàng)目“IKONOS衛(wèi)星圖像在西藏墨脫公路勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究”課題，取得了8項(xiàng)重大科技成果和9項(xiàng)主要科技成果水利 地質(zhì) 建筑 交通 軍事 港口 Ikonos 衛(wèi)星影像應(yīng)用 通過多種遙感影像數(shù)據(jù)融合與分析，提高地質(zhì)遙感解譯和景觀生態(tài)分析的精度，可靠地提取各種所需的分類信息融合圖像崩塌 滑坡 地質(zhì)遙感分析 冰雪災(zāi)害分析 第四系地表變化數(shù)字模型 精化大地水準(zhǔn)面模型 Ikonos 衛(wèi)星影像在墨脫公路中的研究應(yīng)用高分辨率衛(wèi)星影像在復(fù)雜工程地質(zhì)解譯方面的研究廈門東通道海底隧道大連灣跨海通道墨脫公路3.2 GPS高精度快速三維測量全球定位系統(tǒng)

12、（GPS）PGPS全球定位系統(tǒng)組成：空間部分由24顆均勻地分布在6個軌道面內(nèi)的衛(wèi)星組成?？刂撇糠职ㄒ粋€主控站、五個監(jiān)測站和三個注入站。用戶部分即各類GPS接收機(jī) 。 根據(jù)空間衛(wèi)星動態(tài)坐標(biāo)和衛(wèi)星至地面GPS接收機(jī)間測出的距離，計(jì)算地面點(diǎn)P的三維坐標(biāo)。廣泛應(yīng)用于軍事、測繪、國土資源、環(huán)境、工程勘察與建設(shè)、旅游、科學(xué)考察等各個領(lǐng)域的導(dǎo)航、定位、測速、授時等。GPS高程控制測量GPS高程則屬于大地高系統(tǒng)，是以大地參考橢球面為起算依據(jù)的。 路線高程所采用的是正常高系統(tǒng)，是以似大地水準(zhǔn)面為起算依據(jù)的。 只有將GPS大地高轉(zhuǎn)化為正常高才能直接服務(wù)于公路勘測。 GPS 高精度三維數(shù)據(jù)采集 GPS測量的平面精

13、度已被廣泛認(rèn)可，公路勘測規(guī)范中進(jìn)行了明確的規(guī)定和說明，需要解決的重點(diǎn)是研究GPS高程測量問題。 GPS-RTK高精度長距離三維測量GPS高程網(wǎng)控制方法精化工程大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面擬合模型適應(yīng)地形的區(qū)域大地高轉(zhuǎn)換模型RTK作業(yè)方法 GPS測量的大地高直接轉(zhuǎn)化為幾何水準(zhǔn)高程，使之能用于GPS-RTK三維動態(tài)測量，滿足老路改擴(kuò)建對地形數(shù)據(jù)的精度要求，真正實(shí)現(xiàn)一次測量、三維定位，大大加快了勘察周期，提高了整體測設(shè)效率。 研究成果 3S集成技術(shù)在公路勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用發(fā)展方向3.3 移動測量系統(tǒng) (MMS)在機(jī)動車上裝配GPS、 CCD、INS、路面激光掃描器等傳感器和設(shè)備，在車輛運(yùn)行進(jìn)中快速采集道路及兩

14、側(cè)地物的幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)同步存儲在車載計(jì)算機(jī)之中，經(jīng)專門軟件處理，形成各種道路勘察設(shè)計(jì)或管理、養(yǎng)護(hù)、監(jiān)測等所需的專題數(shù)據(jù)。相對定位精度厘米級，路面變形精度毫米級。用于道路普查、路況調(diào)查、變形監(jiān)測、電子地圖、導(dǎo)航等。目前青藏鐵路已采用MMS監(jiān)測永凍層路基變形情況。移動測量系統(tǒng) （MMS）GPSINSMMS是道路GIS數(shù)據(jù)、導(dǎo)航電子地圖的最佳數(shù)據(jù)采集與更新工具，代表著未來道路GIS數(shù)據(jù)采集包括電子地圖的發(fā)展主流。將取代傳統(tǒng)的道路測量，成為未來基于道路的GIS數(shù)據(jù)采集的主流方式。CCD 相機(jī)路面激光掃描GIS數(shù)據(jù)庫GPS位置INS姿態(tài)CCD 相機(jī)GPSINSGPS/INS 信號立體匹配建立數(shù)

15、據(jù)庫及電子地圖連續(xù)獲取影像CCD 1,2CCD 3,4移動道路測量技術(shù)（MMS）方案立體影像GPS/DR數(shù)據(jù)音頻數(shù)據(jù)視頻數(shù)據(jù)屬性面板數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)采集處理道路圖形數(shù)據(jù)交通標(biāo)志數(shù)據(jù)交通規(guī)則數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)POI數(shù)量其它相關(guān)數(shù)據(jù)其它來源數(shù)據(jù)集成處理導(dǎo)航數(shù)據(jù)采集庫質(zhì)量檢查語義關(guān)系建立拓?fù)潢P(guān)系建立數(shù)據(jù)無縫融合數(shù)據(jù)更新GIS數(shù)據(jù)庫其它來源數(shù)據(jù)導(dǎo)航數(shù)據(jù)采集庫（ACCESS）成果集成處理采集采集采集MMS數(shù)據(jù)采集方式路面巡航，實(shí)時遙感數(shù)字地圖數(shù)字影像路面損壞變形等信息特 點(diǎn):周期短、成本低舒適、勞動強(qiáng)度低 數(shù)據(jù)更新快作業(yè)靈活方便每小時80km/車道系統(tǒng)功能數(shù)據(jù)提取青藏鐵路3.4 大比例航空攝影數(shù)字測量航空攝影測量在公

16、路測設(shè)中的應(yīng)用 快速生成數(shù)正射影像，用于規(guī)劃、選線、經(jīng)濟(jì)調(diào)查、工程地質(zhì)遙感分析大規(guī)模/大范圍測繪大比例尺地形圖，用于方案設(shè)計(jì)、比選和優(yōu)化測繪地表數(shù)據(jù)，用于CAD系統(tǒng)建立數(shù)字地面模型測繪既有高速公路路基數(shù)據(jù)，建立老路路基模型提供數(shù)字公路所需的空間幾何數(shù)據(jù)、地物屬性信息和數(shù)字景觀影像航空攝影航空攝影測量信息量大、反映物體細(xì)致、客觀，真實(shí)和詳盡地記錄了攝影瞬間的地表形態(tài)，具有良好的量測精度和判讀性能，能方便地獲得被攝地區(qū)的大比例地形資料。 改擴(kuò)建公路勘察設(shè)計(jì)精度要求高，技術(shù)復(fù)雜，公路航測技術(shù)需要有新的突破。安全航高相對航速增加氣流擾動像點(diǎn)位移覆蓋面積減小像片變形項(xiàng)目新建公路改擴(kuò)建攝影比例1:1000

17、01:120001:40001:8000攝影航高1500m600800m像機(jī)主距152mm152210mm飛行平臺中速低速導(dǎo) 航常規(guī)導(dǎo)航GPS導(dǎo)航野外控制航帶加密全野外控制精度要求1倍等高距等高距新建公路航測與改擴(kuò)建航測的差別 大幅提高航空攝影測量精度 精細(xì)設(shè)計(jì)航帶根據(jù)設(shè)計(jì)走廊和地形高差嚴(yán)密規(guī)劃攝影比例尺，降低攝影航高采用長焦鏡頭，相同航高下獲取更大比例尺航攝影像采用低速攝影平臺、前移補(bǔ)償裝置、高感光度底片等措施消除影像漂移；采用機(jī)載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)和機(jī)載GPS輔助空中三角測量技術(shù)，盡量減少野外作業(yè)制定合理的野外像片控制測量和內(nèi)業(yè)加密控制方案，提高工作效率和精度機(jī)載GPS輔助空中三角測量航空攝影

18、作業(yè)方案航攝比例尺1:5000，航高670m，主距152mm，像幅2323，GPS導(dǎo)航定位，主線單航線，地面寬1.2km；互通、服務(wù)區(qū)三航線，地面寬3.2km高程精度0.15m，平面精度0.12m，較常規(guī)新建高速公路航測精度提高了2倍以上大比例彩色低空航攝 滬寧高速公路 自動散點(diǎn)數(shù)據(jù)采集1000點(diǎn)/秒離 散 點(diǎn)等 值 線地形特征線道路結(jié)構(gòu)線數(shù)字高程模型地物屬性數(shù)字影像數(shù)據(jù)形式 多種數(shù)據(jù)源用于建立DTM 滿足多層次設(shè)計(jì)需要 等值線數(shù)據(jù)地形特征線提供多種數(shù)據(jù)源數(shù)字高程模型3.5 機(jī)載LIDAR激光測量激光探測和量距系統(tǒng) （LIght Detection And Ranging)空間地表信息采集新技

19、術(shù)機(jī)載激光測量（LIDAR）系統(tǒng)由激光測距儀（LIDAR）、高精度慣性測量單元（IMU）、全球定位系統(tǒng)（GPS）和高分辨率數(shù)碼相機(jī)組成GPS和IMU用于直接測定相片的外方位元素，LIDAR直接獲取高精度、高密度的地面三維數(shù)據(jù)主動傳感，本身發(fā)射激光照射地面目標(biāo)，全天時應(yīng)用能生成1：5001：2000數(shù)字地圖，1：2501：10000正射影像圖1.高 精 度：高程 0.15 m ，水平 0.25 m2.高 密 集：12.5萬激光點(diǎn)/秒，地面密度100個/m2，形成高密集點(diǎn)云數(shù)據(jù)真實(shí)反映地形地貌3.高 效 率：飛行后即可得到數(shù)字地表模型，數(shù)天可得到高精度數(shù)字地面模型和正射影像4.高分辨率：高分辨率數(shù)

20、碼影像5.測量方式：主動測量，減少對天氣的依賴，可夜間作業(yè)6.自 動 化：從飛行設(shè)計(jì)到數(shù)據(jù)獲取及數(shù)據(jù)處理，自動化程度非常高7.效 率 高：無需大量的地面控制工作8.無 隱 蔽：可以測量植被以下的地面 空間地表信息采集新技術(shù)機(jī)載激光測量（LIDAR）空間地表信息采集新技術(shù)機(jī)載激光測量（LIDAR）數(shù)字正射影像數(shù)字地面模型數(shù)字線劃地形圖掃描點(diǎn)云傳統(tǒng)測圖對陰影無能為力！利用激光雷達(dá)采集，輕而易舉！不受陰影和太陽高度角影響不受薄霧影響對天氣要求相對寬松 在傳統(tǒng)航測無能為力的陰影區(qū)域，LIDAR獲取的數(shù)據(jù)精度完全不受影響。技術(shù)優(yōu)勢激光探測器多次回波特性使得同一坐標(biāo)點(diǎn)上可獲取植被、地面、水域等地物的多個高

21、程數(shù)據(jù)消除植被影響，直接獲取樹高及樹下裸地真實(shí)高程技術(shù)優(yōu)勢機(jī)載LIDAR系統(tǒng)采集的每個點(diǎn)都帶有真實(shí)的三維坐標(biāo)，可以直接生成高精度的數(shù)字地表模型（DSM） 。獲取的DEM產(chǎn)品由DEM生成的等高線由DSM生成的等高線最終的線劃地形圖 (DLG)利用高精度的DEM并結(jié)合DOM，能更快速、更簡便、更少工作量的進(jìn)行DLG生產(chǎn) 獲取的DLG產(chǎn)品直接快速生成DEM、DSM、DLG、DOM等產(chǎn)品，達(dá)到定測、施工圖設(shè)計(jì)的精度要求。完全省去了導(dǎo)線測量、橫斷面測量等環(huán)節(jié)，合理規(guī)劃，也能替代中樁測量，改變了當(dāng)前公路勘察設(shè)計(jì)的作業(yè)流程。無需或極少量控制測量，減少勘察設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和流程，大大縮短了工作周期，提高了工作效率。技

22、術(shù)創(chuàng)新3.6 數(shù)字模型數(shù)字地面模型海量數(shù)據(jù)：適應(yīng)長大路線模型疊加：尤其適用于老路改擴(kuò)建技術(shù)特點(diǎn)： 三角網(wǎng)模型（TIN）：顧及斷裂線、構(gòu)造線等特征線，更精確合理地表達(dá)地表形態(tài)空間結(jié)構(gòu)處理：處理高速公路跨線物國家九五重點(diǎn)攻關(guān)內(nèi)容，具有自主知識產(chǎn)權(quán) 粗差探測：適合各種數(shù)據(jù)源準(zhǔn)確地描述人工構(gòu)造物特征合理處理空間結(jié)構(gòu)物的關(guān)系高精度路基模型與大范圍的地面模型溶合路基部分0.05m，路外0.15m高精度的路面測量是建立精密路基模型的基礎(chǔ) 路基模型 接邊處理 模型溶合 精密數(shù)字路基模型3.7 數(shù)字化、可視化、動態(tài)三維設(shè)計(jì)技術(shù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)平面設(shè)計(jì)縱斷面設(shè)計(jì)橫斷面設(shè)計(jì)路基模型防護(hù)排水設(shè)計(jì)圖表輸出縱橫斷面插值可視化動態(tài)

23、CAD設(shè)計(jì)土石方自動調(diào)配基于構(gòu)件拼裝的橋梁CAD設(shè)計(jì)構(gòu)件拼裝可視化的三維橋梁設(shè)計(jì) 橋型圖的實(shí)時聯(lián)動編輯 積木式設(shè)計(jì) 全方位瀏覽 拱橋三維造型 懸索橋三維造型 梁橋三維造型 橋梁三維構(gòu)件庫的創(chuàng)建與橋梁動態(tài)可視化三維設(shè)計(jì)縱斷面設(shè)計(jì)圖 平面設(shè)計(jì)圖 圖表自動輸出平面線位圖 平面總體布置圖 公路用地圖 橫斷面設(shè)計(jì)圖 自動生成十九種路線設(shè)計(jì)的主要圖表施工圖設(shè)計(jì)圖表輸出 自動生成上、下部構(gòu)造一般構(gòu)造圖及表格 自動交互生成橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋圖 豐富、實(shí)用的輔助繪圖工具3.8 景觀漫游與環(huán)境景觀分析設(shè)計(jì)技術(shù)影像景觀漫游設(shè)計(jì)質(zhì)量可視化控制與地形配合的評價與景觀環(huán)境協(xié)調(diào)性評估行車霧景分析 設(shè)計(jì)洪水分析 靜態(tài)像機(jī)觀察動態(tài)景

24、觀漫游實(shí)時場景布置實(shí)時空間分析多媒體信息查詢 平縱配合分析 路線景觀漫游與環(huán)境分析高速公路景觀設(shè)計(jì)高速公路沿線地形地貌、自然環(huán)境、氣候條件等具有多樣化的特征，針對沿線不同的景觀特征，需要采用不同的景觀處理方式，創(chuàng)造出與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)的路側(cè)景觀，為司乘人員提供舒適、安全的行車環(huán)境。3.9 信息管理技術(shù)交通信息化應(yīng)用四大領(lǐng)域之一 交通政務(wù)信息化 電子政務(wù) 公路水路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)信息發(fā)展規(guī)劃信息招投標(biāo)信息交通運(yùn)營管理信息 交通企業(yè)管理 信息交通信息化應(yīng)用四大領(lǐng)域之二 交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與管理信息化 勘察設(shè)計(jì)與建設(shè)管理方面，已經(jīng)采用信息化的施工技術(shù)，廣泛應(yīng)用了項(xiàng)目管理軟件 項(xiàng)目信息門戶項(xiàng)目管理網(wǎng)站項(xiàng)目管理

25、信息平臺圖紙交換平臺視頻會議平臺網(wǎng)絡(luò)信息交換平臺項(xiàng)目郵箱信息發(fā)布數(shù)據(jù)交換遠(yuǎn)程會議工程招投標(biāo)管理工程項(xiàng)目管理工程質(zhì)量管理工程進(jìn)度管理工程竣工管理電子白板與可視會議項(xiàng)目管理信息平臺圖紙交換平臺交通信息化應(yīng)用四大領(lǐng)域之三 交通運(yùn)輸生產(chǎn)管理信息化 智能交通蓬勃發(fā)展 物流管理系統(tǒng)運(yùn)營管理系統(tǒng)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)信息化應(yīng)用的趨勢信息安全體系標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及運(yùn)行保障體系服務(wù)器及存儲系統(tǒng)基 礎(chǔ)設(shè) 施基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺應(yīng)用系統(tǒng)橋梁管理高速公路聯(lián)網(wǎng)管理公路運(yùn)政管理公路規(guī)費(fèi)征管管理公路管理水路港航管理水路客運(yùn)微機(jī)售票管理航政管理公路橋梁高速公路聯(lián)網(wǎng)公路運(yùn)政公路規(guī)費(fèi)征管水路港航水路客運(yùn)售票數(shù)據(jù)整合工具數(shù)據(jù)訪問控制服務(wù)

26、歷史庫共享庫代碼庫規(guī)則庫通用查詢服務(wù)數(shù)據(jù)分析應(yīng)用交通信息服務(wù)門戶交通出行服務(wù)規(guī)費(fèi)征管服務(wù)服務(wù)交通設(shè)施信息服務(wù)服務(wù)服務(wù)政務(wù)服務(wù)其他服務(wù)集成化： 通過網(wǎng)絡(luò)，利用統(tǒng)一的身份認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)交通系統(tǒng)內(nèi)各管理信息系統(tǒng)間的信息交換和共享，全面提高交通管理水平以個人為中心的工作平臺服務(wù)于各級管理員工以自動推送的方式直接把各種任務(wù)、通知、消息、郵件送到員工面前，不再是以企業(yè)為中心的信息應(yīng)用，而是服務(wù)員工的得力工具！信息化應(yīng)用的趨勢地理坐標(biāo)框架沿線地形數(shù)據(jù)沿線影像數(shù)據(jù)沿線地物分類數(shù)據(jù)道路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)道路設(shè)施分類數(shù)據(jù)路域環(huán)境數(shù)據(jù)GIS數(shù)據(jù)處理平臺管理/服務(wù)信息系統(tǒng)GIS數(shù)據(jù)處理平臺 GIS標(biāo)準(zhǔn)平臺 GIS數(shù)據(jù)庫整合設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)

27、整合 沿線相關(guān)數(shù)據(jù)整合施工信息、養(yǎng)護(hù)信息、管理信息數(shù)字化勘察設(shè)計(jì)為數(shù)字化建設(shè)管理提供基礎(chǔ)信息框架 四、工程實(shí)例之一 廈門東通道海底隧道仙岳路廈門大橋海滄大橋西濱高集海堤翔安大道環(huán)東海域公路環(huán)島路東通道 項(xiàng)目背景隧道起點(diǎn)K6+540豎井K7+850隧道終點(diǎn)K12+585豎井K11+250西濱互通 全長8.695km，主要工程有廈門岸五通立交、6.05km跨海隧道、翔安岸服務(wù)區(qū)與管理區(qū)、西濱互通等。F3F1F4F2F1、F2、F3：全強(qiáng)風(fēng)化深槽；F4：全強(qiáng)風(fēng)化深囊全強(qiáng)風(fēng)化層全強(qiáng)風(fēng)化層、部分透水砂層海水最深30m，隧道最低處海面以下70m最大縱坡：3%；行車隧道：設(shè)三車道，凈寬14.0m、凈高 10

28、.5m；建筑內(nèi)輪廓面積：122平米；服務(wù)隧道：凈寬 6.5m，凈高 6m，建筑內(nèi)輪廓面積：33平米；52m22m服務(wù)隧道廈門東通道海底隧道特點(diǎn) 主要特點(diǎn)：1、三車道大跨度公路隧道，設(shè)計(jì)施工難度大；2、長度達(dá)6km的特長公路隧道，隧道運(yùn)營管理系統(tǒng)復(fù)雜；3、地質(zhì)條件復(fù)雜，軟弱圍巖所占比例較高，施工風(fēng)險較大；4、我國第一條大斷面海底公路隧道，鉆爆法施工，眾多技術(shù)有待突破；5、建設(shè)規(guī)模國內(nèi)最大，在世界上也位居前列，社會影響大，備受關(guān)注。運(yùn)營管理設(shè)施設(shè)計(jì)：1、隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2、隧道照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)3、隧道消防及排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)4、隧道供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)5、隧道監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)6、隧道防災(zāi)與救援設(shè)計(jì)7、收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)及

29、管理區(qū)設(shè)計(jì)8、安全設(shè)施設(shè)計(jì)土建工程設(shè)計(jì)：1、洞口設(shè)計(jì)2、復(fù)合襯砌設(shè)計(jì)3、防排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)4、服務(wù)隧道設(shè)計(jì)5、橫洞設(shè)計(jì)6、路基路面設(shè)計(jì)7、輔助施工方法8、超前地質(zhì)預(yù)報方案9、監(jiān)控量測方案10、施工組織方案1、水下地質(zhì)勘察的有效方法與準(zhǔn)確性2、地下水滲流對隧道圍巖穩(wěn)定及施工過程穩(wěn)定的影響3、水壓力荷載作用規(guī)律以及對支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響4、隧道防排水方案的長期有效性、經(jīng)濟(jì)性與可靠性5、水下特長公路隧道的通風(fēng)與防災(zāi)救援6、施工過程中坍塌風(fēng)險的有效防范與對策7、支護(hù)結(jié)構(gòu)防腐蝕與結(jié)構(gòu)耐久性 山嶺隧道與水下（海底）隧道的主要差別 勘 察巖面變化斷層破碎帶及相關(guān)物理力學(xué)性質(zhì)涌水量預(yù)測環(huán)境評估及相互影響勘察、設(shè)計(jì)、施工

30、、運(yùn)營等階段關(guān)鍵技術(shù)設(shè) 計(jì)海水滲流的影響全強(qiáng)風(fēng)化段及海底風(fēng)化槽的處理通風(fēng)豎井設(shè)計(jì)與施工方案隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的長期有效性隧道防排水系統(tǒng)的長期有效性隧道安全運(yùn)營方案與可靠性景觀設(shè)計(jì)施 工超前地質(zhì)預(yù)報及結(jié)果評價圍巖坍塌的預(yù)防與處理支護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)測與可靠性評價施工過程科學(xué)管理方法運(yùn) 營結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測與評價滲漏水的影響及處理通風(fēng)照明系統(tǒng)消防與救援系統(tǒng)運(yùn)營費(fèi)用優(yōu)化廈門岸洞門設(shè)計(jì)廈門至翔安翔安岸洞門設(shè)計(jì)對策：全斷面注漿：滲水量降低8090%，初期支護(hù)孔隙水壓力為總水頭的50%。部分注漿，仰拱不封閉：滲水量可降低15%左右，初期支護(hù)孔隙水壓力為總水頭的25%。為了保證施工期間初期支護(hù)的安全，在地質(zhì)條件相對較好好的地段

31、，仰拱應(yīng)最后封閉（地下水）。地下水滲流問題：地下水滲流量；滲流量變化規(guī)律； 滲流場的分布；水壓力。滲流分析與對策洞口超前大管棚支護(hù)，注漿止水洞內(nèi)采用長短結(jié)合的雙層超前注漿小導(dǎo)管支護(hù)初期支護(hù)及時封閉成環(huán)，加快二次襯砌的施作時間加強(qiáng)地表和洞內(nèi)監(jiān)控量測工作。全風(fēng)化地段處理淺灘沙礫段的超前處理拱部以及邊墻超前水平旋噴，核心全斷面注漿長短結(jié)合的雙層超前管棚初期支護(hù)及時封閉成環(huán)，加快二次襯砌的施作時間加強(qiáng)地表和洞內(nèi)監(jiān)控量測工作主要問題： 涌水問題、洞室穩(wěn)定。處理方案： 注漿止水與加固圍巖等多種措施相結(jié)合，嚴(yán)重地段采用全斷面超前預(yù)注漿技術(shù)處理海域段風(fēng)化深槽處理方案海底F1、F2、F3風(fēng)化槽、F4風(fēng)化囊 翔安

32、岸豎井由于淤泥、粗砂、全強(qiáng)風(fēng)化層較厚，在該地層開挖前采用鋼板樁穿透全風(fēng)化層，嵌入強(qiáng)風(fēng)化層中，外側(cè)以高壓旋噴樁加固豎井周圍地層，提高地基承載力及抗?jié)B能力，上覆軟弱地層中，結(jié)構(gòu)采用兩次模筑混凝土方式，在弱微風(fēng)化巖層中采用噴錨防護(hù)和模筑混凝土方式。翔安岸豎井NK11+300全強(qiáng)風(fēng)化段采用全封閉防水仰拱不設(shè)防水層，主要理由：受力合理、施工保證、水量有限。襯砌的全封閉防水隧道內(nèi)儲水池布置方案四、工程實(shí)例之二 滬寧高速公路擴(kuò)建工程滬寧路現(xiàn)狀與要求既有高速公路改擴(kuò)建將是今后高速公路建設(shè)的一個重要方向一系列新的技術(shù)需要突破需要對今后我國數(shù)字公路建設(shè)進(jìn)行探索和思考數(shù)字化勘察設(shè)計(jì)技術(shù)是一個重要內(nèi)容，指導(dǎo)數(shù)字化施工

33、、為數(shù)字化管運(yùn)夯定基礎(chǔ)滬寧路2002年2月14日航攝資料統(tǒng)計(jì)資料：斷面交通量68000輛/日 沿線經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展不中斷交通滬寧路連接上海和南京兩個特大城市，是長三角地區(qū)的血脈最大斷面交通量達(dá)68000輛/日（絕對數(shù)）不可能因勘察設(shè)計(jì)的需要而中斷交通或使現(xiàn)有的交通流受到干擾傳統(tǒng)勘察方法受到限制必須保障測設(shè)人員安全實(shí)際交通現(xiàn)狀傳統(tǒng)勘察方法受到限制高精度要求沿線是路基沉降和地面沉降的重災(zāi)區(qū)。必須精密測量路基的位移與沉降的范圍、規(guī)模、程度和發(fā)展規(guī)律 兩側(cè)拼寬方式和保持線型標(biāo)準(zhǔn)對測量精度提出了更高的要求，路面誤差要求3cm新老路基無縫拼接技術(shù)復(fù)雜，平縱面需要反復(fù)優(yōu)化調(diào)整，必須建立精確的老路路基數(shù)字模型和數(shù)

34、字地面模型，并具有溶合疊加和任意剖切功能0100200300400400500406080100-100010040465242444850-10001004046524244485040465242444850-1000100-100010050566252545860-100010060667262646870-100010060667262646870-100010060667262646870-100010060667262646870基于DTM的等高線影像地形圖任意斷面剖切地面模型道路模型模型疊加時間緊、任務(wù)重 多種擴(kuò)建方案比選平縱反復(fù)調(diào)整優(yōu)化不可能每一方案都上路測量時間短、任務(wù)重傳

35、統(tǒng)勘察方法難以滿足要求需要研究一種一次性的測繪技術(shù)，滿足多方案比選、初步設(shè)計(jì)直至施工圖設(shè)計(jì)全過程的技術(shù)要求，將對縮短整個勘察設(shè)計(jì)周期起到非常重要的作用 數(shù)字化勘察設(shè)計(jì)的目標(biāo)建立數(shù)字高速公路是滬寧路發(fā)展的迫切要求，是實(shí)現(xiàn)智能交通(ITS)的客觀需要，擴(kuò)建工程初始就制定了“數(shù)字化高速公路”的高目標(biāo) 新 的 挑 戰(zhàn)高速公路空間信息和屬性信息數(shù)字化精密地理框架現(xiàn)狀地表模型（數(shù)字模型影像模型）精密路基模型設(shè)計(jì)信息數(shù)字化各種模型的疊加與溶合標(biāo)準(zhǔn)化GIS信息平臺為數(shù)字化滬寧提供基礎(chǔ)信息源 實(shí)施方案針對勘察設(shè)計(jì)出現(xiàn)的新的情況，全面應(yīng)用國家重點(diǎn)攻關(guān)成果“GPS、航測遙感和CAD集成技術(shù)”，以建立滬寧高速公路高精度的數(shù)字信息系統(tǒng)為核心，開展了一系列的技術(shù)攻關(guān)，并取得了多項(xiàng)成果，解決了部分老路改擴(kuò)建勘察設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵性問題 精密地理框架 高精度高密度南北兩網(wǎng)形成整體便于GPS測量和常規(guī)測量250km、403個控制點(diǎn)，路線四等GPS網(wǎng)，南北兩網(wǎng)形成整體；唯亭大橋獨(dú)立三等GPS網(wǎng)241個同步環(huán)，208個異步環(huán)，73條重復(fù)測量邊，620條獨(dú)立基線，7個國家C級GPS控制點(diǎn)最弱點(diǎn)位中誤差2.22cm