3S集成技术在公路工程中的应用.doc

1、13S 集成技术在公路工程中的应用摘要：从公路选线、工程地质勘察、工程设计到公路运行管理, 3S技术的信息分析方法有其他手段不可替代的作用。本文主要从 3S 集成技术在公路工程中应用的特点、具体技术方法以及几个应用实例来较全面的阐述公路工程中体现的 3S 集成技术。最后对 3S 集成技术在公路工程中的应用前景进行了展望。 关键词：3S 集成技术 ； 公路工程 ； 3S ； 可行性研究 Abstract: the line selection, from the highway engineering geological exploration, engineering design to t

2、he highway operation management, 3S technology information analysis method has other irreplaceable role. Finally the application prospect of 3S integration technology in highway engineering are discussed. Keywords: 3S integrated technology; highway engineering; 3S; feasibility study 中图分类号 E932.4 文献标

3、识码：A 文章编号：2095-2104（201 中图分类号 2 引言： 2随着现代空间探测及计算机信息技术的发展,遥感、全球定位系统、地理信息系统技术(简称 3S)在高速公路可行性研究及勘察设计中发挥越来越重要的作用。 自从 1998 年 1 月 31 日美国副总统戈尔提出了“数字地球”(Digital Earth)的概念后,“数字地球” “数字城市”相继成为本世纪的热门术语和新兴学科,数字地球的核心是地球空间信息科学,地球空间信息科学的技术体系中最基础和基本的技术核心是“3 S”技术及其集成,所谓“3 S”是全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)和遥感(RS)的统称,是目前对地球观测

4、中空间信息获取、存储管理、更新、分析和应用的三大支撑技术,他集中了空间探测、电子技术、计算机、数据库、互联网、通讯、人工智能和地球科学等众多最新成就,为人类探测地球和分析环境提供了先进有效的手段。 3S 集成技术在发达国家已得到了广泛的应用，在我国也得到了高度重视，随着计算机技术的应用，空间技术交叉渗透，信息科技蓬勃发展，3S 集成理论正在得到不断的发展，已逐步在土地、资源、农业、水利、工程建设、物探和环境等领域得到应用。 本文主要研究 3S 集成技术在道路工程的应用1。 13S 集成技术的概述 “3S”是地理信息系统（Geographical Information Systerm 简称GI

5、S） 、遥感（Remote Sensing 简称 RS）和全球定位系统（Global Positioning Systm 简称 GPS）的英文缩写简称，其中 GPS 和 RS 分别用于获取点、线、面等空间信息或监测其变化，GIS 是完成空间数据的存储、分析和处理。这三种空间信息技术已经较广泛的应用。 3三者在空间信息管理上各具特色,均可独立完成自身具有的功能,同时相互之间又有许多关联,在解决问题的功能上各有优点与不足。三者的结合与集成已成为空间科学的发展方向和必然趋势。3S 技术在公路规划和勘察选线方面的应用研究和勘察设计实践,在多段高速公路及大型隧道的勘察设计应用中取得了很好的效果,不但提高

6、速度 23 倍以上,而且可以全面认识公路工程地质环境的特征,提高工作质量,尤其在减少不良地质危害、优化选线设计质量等方面,具有巨大的经济效益和社会效益,具有很好的发展应用前景2。 3S 集成不是 GPS、RS、GIS 的简单组合，而是一种利用现代测绘技术、遥感技术、定位技术、图像和图像处理技术与计算机技术于一体，向 GIS和 RS 数字图像处理系统提供足够的数量、精度、可靠性、完备性的空间数据，通过空间分析、预测、决策，确保地理信息问题的优化、系统地解决1。3S 集成是高度自动化、实时化、智能化的对地观测系统，并有自动、实时地采集、处理和更新数据的功能。 3S 融合技术是公路勘察的先进手段。遥

7、感、全球定位系统和地理信息系统技术为人类探测地球和分析环境提供了先进有效的手段。3S 技术各有特长:遥感图像能够快速获取大面积信息,但有些地物属性又不可全面感知(如高程和经纬度);GPS 可以迅速定位目标,但没有地理属性;GIS具有信息查询分析和管理能力,但数据的获取比较困难;因此它们的结合应用是当代信息科学发展的必然趋势。3S 技术的结合有多种形式,主要根据工作需要而定。应用卫星和航空遥感图像与计算机信息处理技术的结合,可以快速编制各种比例尺(1200 000110 000 甚至更大比例尺)的4遥感图和解译工程地质图,指导选线勘察工作。其综合效益可以提高30%200%以上,地质选线速度可以提

8、高 35 倍以上。遥感、全球定位系统与地理信息系统的功能和数据资源,彼此可以相互结合,实现功能互补,资源共享。基于 GPS 的遥感探测,可以获得具有 3 维地理信息的遥感图像数据,并输出 3 维地形模型数据(DEM)和各种实用图件,大大简化了传统地形测量的过程,是地理制图技术的一个飞跃3。 应用 GIS 3 维地形模型叠加遥感图像的技术,可以生成真实的地形模型,是当前在计算机上进行公路环境分析、优化路线方案的现代化技术之一。对优化路线方案, 提高设计质量和速度有关键作用,是当前高等级公路勘察设计自动化的主要发展方向。另外,应用 3S 系统的信息采集、分析与制图功能,可以有效进行公路交通各个阶段

9、的管理工作。例如,路区遥感图像的更新及专题图的输出,工程建设数据统计与图像图形显示,车流量与经济发展分析,车辆 GIS 与 GPS 动态安全管理等。从公路选线、工程地质勘察、工程设计到公路运行管理,3S 技术的信息分析技术有其他手段不可替代的作用;遥感航测制图更有其速度快、质量高、节省人力物力的优势,而 3 维遥感航测数据是公路勘测设计自动化的基础。 2. 3S 技术在公路工程应用中的特点 2.1 集成化 传统的公路测量、设计表现为离散式、分离式的测、设、绘的过程,譬如野外测量就可以分为测角、量距、水准等三大要素,而利用 3S 技术的勘测设计则是集成测绘技术,表现为外业、内业用图一体化、集成化

10、。 2.2 实时化 5经典的公路工程从规划、勘测、设计到施工、运营是建立在对路线外业观测数据的后处理基础上的,到获得 3 维坐标有一定的时间滞后。而3S 技术可根据某些内容的要求实时、快速地确定 3 维坐标。 2.3 动态化 3S 技术依据其技术系统,将拟建公路的相关信息(地形、地质、气候、水文等)收集、分析、处理,在计算机上产生出数字地形、地质及构造的立体模型,直观地进行路线设计,动态演示公路的平面和立面位置。 2.4 数字化 3S 技术最基本的特点就是信息数字化。传统的测绘把终点建立在模拟地形图的基础上,但在测图与用图之间永远存在着“矛盾”,设计人员总抱怨测量人员精度不高,当设计内容在施工中无法实施时,往往归咎于测量人员的野外测量精度不高。数字测图技术的广泛应用,尤其是野外大比例尺数字测图技术保证了地形点的足够空间精度。