CARD/1软件在公路测量中的应用与后期开发

昝峰

(新疆公路规划勘察设计研究院，新疆乌鲁木齐830094)

CARD/1软件在公路测量中的应用与后期开发

昝峰

(新疆公路规划勘察设计研究院，新疆乌鲁木齐830094)

介绍CARD/1软件的功能特点，论述其在奎屯—克拉玛依高速公路前期规划、数字地面模型建立、公路路线选线设计等方面的应用，并论述后期开发时能达到的功能和产生的经济效益。

CARD/1软件;公路测量应用;数字地面模型;后期开发

一、前 言

随着测量技术的不断发展，各种测图软件已越来越多地被应用到生产中。CARD/1软件自设图形平台，具有图形、表格、数据和文字编辑系统，可以不依靠其他支撑软件就可完成公路前期规划，地形图测绘，路线平、纵、横断面设计，文件管理、编辑、图表处理和绘图等工作，数据还可以通过相互关联的方式高效传输。本文通过 CARD/1软件在奎屯—克拉玛依高速公路前期规划、数字地面模型的建立、公路路线选线中的应用，论述其在公路勘察设计一体化当中的优点，以及后期开发当中与测绘测图软件相互转换时可以缩短测量周期、产生良好的经济效益等优点。

二、实际应用

奎屯—克拉玛依高速公路路线全长约100 km，是我国“十二五”期间重点项目，全线地形复杂，测量周期短。若使用传统方法从地形图截取路线纵横断面数据，中间环节多、精度损失大、出错率高、效率低，且费时费力;若使用LiDAR技术，内外业周期不仅不能按时完成，且成本较高。而CARD/1软件在此项目当中发挥了它的优点。下面从3个方面介绍它的应用过程。

1.在前期规划中的应用

奎屯—克拉玛依高速公路前期规划只有纸质的比例尺为1∶10 000或1∶50 000的地形图，为定出合理的路线方案，需对纸质图进行矢量化处理。先利用高精度扫描仪将纸质图扫描成光栅格式的电子文件，为保证后期光栅图处理、编辑、出版的效果和效率，将扫描参数设置为黑白二值600 dpi分辨率及TIF格式存储。再利用CARD/1软件的光栅图处理模块将扫描好的地形图读入CARD/1系统。首先对地形图进行变形纠正、坐标变换、裁切，在进行变换处理时，采用AFFIN格式(四点参数)进行两次坐标纠偏，以保证地形图的相对准确性，最后再对光栅地形图进行矢量化处理。

本工程工作量很大，笔者根据实际情况有针对性地选择矢量化地形图，主要是对设计路线走廊带两侧500～1 000 m范围进行矢量化，赋予地形特征点三维坐标，建立地物、地形等断裂线层，建立全段路线的带状三维数字地面模型。矢量化时对等高线跟踪要选择有特征的点，这样可以提高矢量化速度。利用CARD/1软件的数模模块对矢量化数据进行处理，利用矢量化得到的散点，就可与断裂线建立全线的数字地面模型(DTM)。经过以上几个步骤，基本上建立了一个基础数据平台，用CARD/1软件采集路线纵、横断面的数据，彻底摆脱了传统的人工采点模式。用这种方法处理地形图具有周期短、数据量小、构建数模的速度快、路线方案调整后可及时进行矢量化补充等优点。

2.在数字地面模型中的应用

(1)建立数字地面模型

CARD/1软件数模的原始数据可通过全站仪、RTK采集，而原始数据格式最终都可以转换为CARD/1的点数据格式。首先读入采集的断裂线数据，确认原始数据准确无误后，就可进行建模。

在CARD/1中，提供了两个功能——挖空和留空。挖空是指所选区域内的范围参与建模;留空是指所选区域内的范围不参与建模。笔者在这里进行留空:留空→添加→新建。新建留空之后，还要对它进行添加:留空→添加→选择。当留空的区域出现向外的红色箭头时，说明已完成添加。建立好留空之后，即可以进行三角构网。建立的三角网要求有良好的图形，尽可能接近等边三角形或三角形最小角为最大值。由于地表面的地貌繁杂，完全自动生成三角形有一定困难，为使DTM构网不失真，需要人工干预，这样能使等高线生成得比较合理，地貌也可得到优化。人工修改三角网(DTM)主要通过3种方法。

1)重组三角形:当三角形边破坏地形线时，可采用重组三角形的方法修改DTM，破坏地形线的形式主要有三角形的边横穿山脊、山谷或无陡坎的坑下。

2)删除三角形:主要是在修改测图范围边界失真，如双线河、渠、湖、塘、双线道路、房屋及对坡、堤、陡坎、土垄等不需要勾绘等高线地貌时使用。

3)增加三角形:在地形点漏点时，补点后增加三角形或删除某些三角形。

通过以上3种方法的修改，数模就建好了。建好数模后，可以在空间视图里面查看建模成果，即窗口→视图新建窗口→空间视图，空间视图窗口如图1所示。

图1 数字地面模型空间视图

(2)模型精度分析

根据本项目的特点，笔者选择具有代表性的、三角桩比较集中的3段路线对CARD/1数模的纵横断面地面线精度进行分析:此次共分析纵断面数据200组，横断面数据150组;纵断面最大差值为0.13 m，最小为0.02 m，m中=±0.09 m;横断面挖方面积最大差值为10.21 m2，挖方面积最小差值为0.055 m2;填方面积最大差值为6.21 m2，填方面积最小差值为0.002 m2;工程量误差在2%，能满足初步设计的要求。

3.在工程选线当中的应用

现在高速公路的发展对环保和自然景观的结合要求越来越高，这就要求选线时要充分考虑横断面的影响。奎屯—克拉玛依高速公路三角桩地带输油管线、输气管线、农田区非常密集，为了尽可能少占农田和管线而又选出最合理的路线，须通过数模将工程量精确算出，并通过数模对4条比较线进行工程量论证，最终选择出合理的路线。

三、CARD/1后期开发

CARD/1软件的最大特点就是它的开放性，它可接受各种不同来源的数据，如航测数据、LiDAR数据、全站仪实测数据、RTK实测数据、各种电子地图和扫描数据以及其他CAD软件数据。因为要想将现行大部分dwg文件迅速转换为CARD/1系统的plt文件，还需要进行一些必要的改进。因为以现在的计算机计算速度来说，还需要花费很多时间来转换。目前笔者正在作后期开发，设计数据相互转换模块，其设计参数可以由用户定义，不受标准不同的限制，下面通过几个模块进行说明。

1.原始数据导入模块

可在CARD/1地形图处理基础上，设置原始数据导入模块，主要包括航测数据、LiDAR数据、全站仪实测数据、RTK实测数据、各种电子地图和扫描数据以及其他CAD软件数据格式，导入数据原理同测图软件原理一致。

2.地形图处理模块

与国内测图软件相比，CARD/1拥有开放的平台和独立地形图图块，但由于我国都有标准的《1∶500 1∶1 000 1∶2 000地形图图式》(GB/T 20257.1—2007)所以将这些标准的图块调入CARD/1符号库，然后编辑1∶500、1∶1 000、1∶2 000等(地形图出图.plv)文件。通过CARD/1建立数字地面模型，最终生成地形图。

3.实测原始数据生成纵、横断面地面线模块

CARD/1线一般是通过数字地面模型生成横断面，但由于地面模型原始数据有时精度很难满足公路施工图设计需要，所以需要通过实地实测或更精确的方式得到。笔者后期正在开发实测数据自动生成纵、横断面地面线模块。

4.卫星影像图处理模块

在公路前期规划当中，常利用卫星影像图来做路线设计和工程量估算，因此将卫星影像图转换为地形图模块，利用CARD/1数字地面模型的优势进行工程量的计算。

5.行驶模拟处理模块

建立三维动画行驶模块在公路设计工作演示、进行视距检查方面会有很好的效果。后期开发应注意与GIS软件相结合，如MapGIS、ArcGIS等在参数方面的调制，如图2所示。

图2 行车模拟图

四、结束语

CARD/1软件作为集勘察、设计、绘图、计算为一体的设计软件，具有功能多、适用范围广、设计准确等特点。通过后期平台开发，可以很好地和当前测图软件、GIS软件进行格式转换，大大提高了工作效率、缩短了测设周期，在高速公路设计中得到了广泛的运用，取得了良好的经济效益。

但CARD/1软件还存在一些需要改进之处:

1)CARD/1软件二次开发需要增加更多测量模块，建议相关技术人员投入开发原始数据相互转换模块。

2)建议进一步增加行车模拟增加隧道地段模块。

3)建议增加控制测量平差模块。

Application and Development of CARD/1 Software in Highway Measurement

ZAN Feng

0494－0911(2011)06－0043－02

P258

B

2011－05－19

昝 峰(1972—)，男，山东菏泽人，高级工程师，主要从事激光雷达技术在公路测量中的应用研究。

略)