R2V在公路設計中的應用
2012-08-28 來源：筑龍網
1、引言
我國公路規(guī)范根據不同的交通量以及綜合其他因素把公路劃分為四個等級，分別為：高速公路、一級公路；二級公路；三級公路；四級公路。因此不同等級公路的建設規(guī)模與要求也是不同的。如高等級公路建設的規(guī)模就顯得比低等級公路建設要大，相應的各方面的要求也就要高。許多勘測單位在對低等級公路進行勘測設計中時常存在這樣一個問題：低等級公路勘測設計費用往往比較低，不像高等級公路的設計業(yè)主投入很大一部分的資金。所以作為設計單位通常很少提供路線設計平面布置圖。因為路線平面設計布置圖是把設計好的平面線形布置在沿線所測的地形圖上。這需要設計單位投入相當的人力和物力。但業(yè)主對具體的勘測設計質量，特別是對直觀的路線線形布置設計圖要求卻比較高。針對該問題，筆者提出了利用矢量化軟件R2V對沿線已有大比例的地形圖進行處理加以應用可以較好地解決該問題，為完善公路平面路線布置圖的設計開闊了新的思路。
2、矢量化軟件R2V的功能
R2V是美國Able Software公司在測繪、制圖和GIS領域類的失量化軟件，自推出以來巳在全球100多個國家廣泛使用并獲得極高的評價。R2V是一種高級光柵矢量化軟件系統(tǒng)，該軟件系統(tǒng)將強有力的智能自動數字化技術與方便易用的菜單驅動圖形用戶界面有機地結合到Windows&NT環(huán)境中，為用戶提供了全面的自動化光柵圖像到矢量圖形的轉換，它可以處理多種格式的光柵（掃描）圖像，是一個可以用掃描光柵圖像為背景的矢量編輯工具。由于該軟件的良好適應性和高精確度，其非常適合于GIS、地形圖、CAD及科學計算等應用。
R2V提供簡便及完整的將光柵圖像數字化為矢量數據的解決方案，這些光柵圖像可以是掃描的圖紙、航攝照片或衛(wèi)星圖片。整個的光柵圖像矢量化過程可以是全自動的且不需要人工干預（也可選人工干預）。僅需要將掃描圖像顯示在屏幕上并選擇矢量化命令，所有的線段在數秒鐘即可識別出來并顯示在圖像上供你校正與編輯。強大的編輯及處理功能可用于矢量的編輯、大地坐標校正及高程數據標注。
利用R2V可以忘掉緩慢而有不準確的數字化儀人工手動跟蹤描繪?？梢栽诓莞寮埳袭嫴輬D，只需要掃描需要的圖紙，然后讓R2V高精度地自動或半自動矢量化它們。一張典型的地形圖或區(qū)劃地圖就可以基本成型。通常以200DPI的黑白或灰度掃描需要的圖紙，在Pentium級PC上數秒內即可完成矢量化。
另外，可以在同一個顯示窗口下處理各種類型的數據，這些數據包括線、點、多邊形、文本標注、光柵點以及控制點。使用R2V，可以自動地矢量化地圖及其他圖紙，快速智能地完成航片或衛(wèi)片進行數字化及地理解析數字化處理工作，用最新的航攝照片或其他圖像更新需要的地形矢量數據集。
3、R2V應用于公路平面設計的原因分析
路線的平面是指路線在水平面的投影，公路平面設計是指路線在沿線平面中的線形組合，公路路線平面布置圖是路線平面設計的線形組合在沿線地
形圖上的具體布置。因此，進行公路平面布置圖設計時必須要提供沿線所測的地形圖，不然公路平面線形布置圖就難以完成。另外，公路是點、線、面按照一定的標準規(guī)范所組成的空間立體結構物，其所處的地理位置往往跨越比較大，所以許多路段沿線沒有現成的數字地形圖提供給設計單位使用。因此，若設計單位進行路線平面圖布置設計時就必須進行沿線地形圖勘測，然后才能根據所測的數字化的地形圖進行紙上路線平面圖布置設計。由于路線地形圖的勘測設計費用通常投入比較大，若公路等級較低時，設計單位通常是避開進行公路沿線地形圖的布置設計，但對于業(yè)主往往很看重路線沿線的平面布置圖，從而就造成了業(yè)主與設計單位在設計內容上的矛盾。數字化軟件R2V能較好地解決這一矛盾。
3．1 公路平面設計需要路線平面布置圖
公路平面設計涉及的內容比較多、范圍也比較廣。但其主要設計內容是路線在公路沿線的線形組合，而公路平面線形布置圖，往往是沿線線形組合一個直觀體現。公路線形布置情況，如線形組合、線形位置、路線走向等能從路線平面布置圖上直觀的得以反映。所以對于業(yè)主往往很注意路線平面布置圖，高等級公路圖紙會審，路線平面布置圖不僅是設計單位表現設計成果的理想方式之一也是業(yè)主比較看重的設計成果內容，往往是掛在比較顯目的位置給予觀看。因此，路線平面設計不管是設計單位還是業(yè)主都比較需要路線平面布置圖。
3．2 公路沿線通常有現成大比例的地形圖為地形
圖進行矢量化提供了基礎不管公路等級大小，公路所建地的大比例地形圖往往都是具備的，而缺的是數字化小比例的地形圖，而公路平面設計路線布置圖所用的要求是數字化的地形圖，可以直接在地形圖上布置線形布置，進行平面組合。高等級公路設計由于設計要求較高，而且提供的設計費較高，所以設計單位往往進行專門的沿線地形圖數字化勘測。但對于等級公路或者要求并不是很高的公路設計時，采用數字化軟件R2V對現有沿線大比例的地形圖進行數字化處理，進行放大或縮小到適合的尺寸，這樣設計單位就可以利用處理后的地形圖進行紙上布置線形或定線等設計工作。
3．3 數字化軟件R2V能較好地處理現有的各種圖像
生產數字化地圖的主要方法有；遙感與攝影測量，全站儀外業(yè)數字化測量，對原有地形圖進行數字化處理。前兩種方法對儀器、設備、專業(yè)技術人員的要求較高，而且投入的資金較大，通常適合于大工程大項目或有條件的單位所采用。而第三重方法，利用現有地形圖進行數字化處理對儀器、設備以及專業(yè)技術人員的要求就比較低，可以被大多數的中等工程或中小單位所采用。利用現有地心圖進行數字化處理有兩種方法：手扶跟蹤和掃描數字化。手扶跟蹤具有資金投入大，勞動強度高，工作周期長，質量難以保證等缺點。前幾年應用比較廣。隨著計算機與大幅面掃描儀技術性能的不斷提高和發(fā)展，加上掃描儀數字化在設備投入、專業(yè)人員技術要求、工作周期等多方面具有更多優(yōu)越于手扶跟蹤數字化。因此掃描儀對現有地形圖進行數字化處理更具有更大的發(fā)展趨勢。
4、R2V在公路平面設計中的具體應用及操作
R2V在公路平面設計中，對現有地形圖進行數字化處理的基本流程有以下幾方面的內容：
?。?）矢量化前的準備工作，對現有地形圖進行整平，調整好好掃描儀的明暗度、對比度、旋轉等處理，不然掃描進去的地形圖出現皺褶或不清楚，后來進行編輯修改并圖時比較困難，因此在進行數字化之前一定要處理好數字化的準備工作。
（2）調入已掃描的地形圖到R2V軟件中對地形圖的柵格進行矢量化，具體的操作步驟是輸入地形圖圖幅信息，地形圖圖幅定向，對地形圖進行分層矢量化、及時保存矢量圖形。
?。?）在R2V中對矢量化的地形圖進行糾正修改，完成一幅地形圖的矢量化后輸出到cad中，在輸出項目中設定按圖層輸出，將符號轉換成圖形輸出。
?。?）在autoCAD中對矢量化后的地形圖進行作進一步的編輯修改得到最終的數字化地形圖供路線平面布置圖用。其基本的步驟是，改變圖層、顏色，對地形圖本身的每一部分進行詳細的檢查、修改等工作，在autoCAD中以坐標進行拼接圖，根據設計任務要求在數字化地形圖上加上設計標準圖框。
5、根據設計好的矢量化的地形圖進行圖上線形平面設計
5．1 在矢量化地形圖上進行路線設計包括兩方面的內容
一是在路線進行具體勘測前進行紙上定線，進行紙上布置路線平面圖形的組合設計。二是把已測的路線平面線形組合設計布置在數字化的地形圖上
進行路線平面圖設計。其中第二方面還包括兩層面的問題，已測的路線線形組合是用路線軟件進行組合生成的路線還是要人工根據所測的路線平面資料在數字化地形圖上進行直接布線。若是公路軟件生成的路線線形組合，則可以直接調用該生成的路線線形組合到數字化地形圖中直接通過坐標捕捉功能進行定點布設路線線形圖，如路線軟件的HEAD軟件就可以直接生成路線線形，用戶可以直接把生成的整條路線調用到數字化的地形圖中進行定點捕捉布設，該種方法比較方便。如果不是路線軟件生成的路線線形圖，則需要用戶直接在數字化的地形圖上進行直接的布設，這種布設通常速度比較慢，但用戶使用比較隨意，特別是對于紙上定線是非常有用，另外用戶也可以根據線形的要求進行方便地修改。
5．2 在矢量化的地形圖上進行具體的路線線形布設
不管是調用路線軟件設計的路線線形還是設計人員根據平面線形勘測資料進行路線平面圖的設計都需要在數字化的地形圖上進行路線設計圖與沿線
所在的地形圖進行組合才能完成路線平布置圖的設計。因此，要完成最終的路線平面布置圖還需要設計人員把設計的線形與數字化的地形圖進行組合。針對公路路線線形的布置，具體有以下幾方面：
?。?）在數字化地形圖上進行路線交點的布設，具體是通過坐標進行捕捉確定各交點位置，通過交點連線形成路線整體走向。
（2）在布設的導線交點處進行交點平曲線設計，具體是根據兩交點的位置、長度以及兩交點的偏角大小進行平曲線參數的選擇，通常是根據路線線形
采用公路等級規(guī)范要求進行平曲線設計，另外根據平曲線設計的參數進行路線橫斷面加寬要在路線平面地形圖上反映出來。
?。?）根據已確定的路線中心線，則按公路等級的要求路基寬度在數字化地形圖上進行路線邊線的布設，包括交點處彎道的加寬值。
（4）在數字化地形圖設計的路線上布置沿線構造物，如沿線橋梁、隧道、涵洞等，標注沿線里程樁號、沿線地質、地物等情況拱業(yè)主、施工單位以及監(jiān)理單位使用。
6、結語
通過實例的應用可得如下幾點結論和建議：
?。?）在中等級及以下的公路或要求并不是較高的山嶺重丘區(qū)公路平面路線布置圖的設計，可以利用數字化軟件R2V進行對已有地形圖進行數字化處理后使用。
?。?）隨著計算機、軟件、硬件的高速發(fā)展和公路建設要求的不斷提高，數字化地形圖在公路設計應用中將越來越大，
?。?）利用R2V對已有地形圖進行數字化處理，在技術上是可行的，在使用要求上可以被廣大的用戶所接受，在經濟上是相當可行的，較少的投入產生較大的效益。
?。?）矢量化軟件R2V不僅在路線平面布置設計中可以得到較好的應用，而且對各方面的舊圖均可以進行矢量化處理，可以滿足不同用戶的使用要求，不僅為公路設計而且為其他行業(yè)的設計也提供了較好的設計處理思路。
?。?）存在的主要問題是矢量化的精度問題，所以對于大工程，高等級公路以及要求較高的工程項目平面圖的布置設計，在精度上還存在一定的差距，這
還有待兩方面的努力進行解決，一方面是盡可能提供比較準確的已有地形圖進行數字化處理，另一方面是從，計算機的軟件、硬件以及數字化處理的專業(yè)技術上要得以不斷提高才能收到較好的效果。
