奥维地图在公路设计外业踏勘中的应用研究

魏 翻

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 611130)

在公路工程勘察设计过程中，特别是前期可行性研究阶段及方案设计阶段，除了要克服沿线复杂的地形地质等自然条件外，还面临着设计周期短、路线长、路线方案多、重要节点工程及构造物多等诸多情况，这就要求设计人员要提高设计效率、缩短设计周期。传统的野外踏勘手段是依靠大比例纸质地形图来进行地形、地貌的辨识寻找，纸质版图纸不仅携带不便，而且直观性较差。大多数公路地处山区，植被茂密、沟壑发育、辨识度低，在寻找控制点位置时难度较大，且纸质版图纸时效性较差，外业踏勘现场经常与图纸不匹配，严重影响踏勘效率。与纸质图纸相比，奥维地图表现出较强的优势，将初步选定的路线导入到奥维地图中，使CAD文件与卫星地图有机结合起来，快速对路线附近的地形地物进行识别，再运用GPS定位和导航功能，快速找到路线及控制点的位置，提高了踏勘选线工作的效率和质量。

1 奥维地图

奥维地图浏览器是北京元生华网软件有限公司基于Google API、Baidu API、Sogou API的跨平台地图浏览器，支持iOS(iPhone、iPad)、Android、Windows、Winphone、Web五大平台，集成Google地图、Google卫星图、百度地图、搜狗地图等多种地图，是一款集定位指南、全球语音导航、好友位置分享、轨迹记录、实时路况、地形地物标记等功能于一体的全功能、全平台互动地图应用软件，支持电脑端及移动端两部分。在实际应用过程中，可以按照工程需要提前在有网络的地方下载好需要考察区域的地图包，在踏勘过程中如遇手机没有信号也可以进行定位导航。目前，奥维地图已较多地应用于户外探险、森林资源调查、控制网布置及控制点选择，公路、铁路等线性工程辅助选线等诸多领域。

与传统地图相比，奥维地图具有以下特点：

(1)多数据整合。奥维地图目前已集成了Google地图与Google卫星图、Bing卫星图、百度地图、搜狗地图等多种知名地图，用户可在这些地图间自由切换。同时支持离线下载地图，在外业查勘时信号较弱的区域，离线地图的优势便突显出来。

(2)多元化平台。奥维地图是基于Google API、Baidu API、Sogou API的跨平台地图浏览器，支持iOS(iPhone、iPad)、Android、Windows、Winphone、Web五大平台。PC端的各种数据可以快速同步到移动平台上，同时也可将移动端现场采集到的数据快速同步到PC端上，实现实时共享。

(3)数据云服务。奥维地图可以实时记录位置及轨迹，通过云端共享与同步实现数据共享。

(4)多功能一体化。奥维地图集成了同类GPS、百度地图等定位与导航软件的主要功能，实现了地理位置信息检索、记录轨迹、地物标识、图上测量、实时定位以及语音导航等功能一体化，在很大程度上解决了工程项目外业调查寻线、地物调查等问题，还可进行距离、轨迹区域面积测量，大大提高了外业考察质量和效率。

(5)高程数据服务。在奥维地图中可直观查询海拔信息。

(6)与CAD无缝对接。奥维地图可将CAD 设计文件转换为奥维对象，将CAD设计文件展示在卫星地图上，也可将奥维地图上的图片及奥维对象直接转换为CAD底图与矢量对象，导出到CAD中，以便进一步在CAD 上做编辑和设计。

2 奥维与CAD协同

2.1 奥维与CAD对接

奥维与CAD对接是双向的，既可以将CAD(dxf格式)文件导入到奥维地图中，转化为奥维对象，将设计路线直观地显示在地图上，也能够将奥维地图里的图片及奥维对象导出到CAD文件中，以便进一步在CAD上做相关设计。

通常情况下，CAD图使用的是平面坐标，如“西安80”“北京54”或自定义的平面坐标系，而奥维地图使用的是国际通用的大地坐标系WGS-84坐标系(即“经纬度坐标”)，要想实现奥维地图与CAD的无缝对接，就必须完成平面坐标与经纬坐标之间的互相转换。奥维地图提供5种坐标转换方式，即：奥维平面坐标法、关联点转换坐标法、UTM坐标法、横轴墨卡托投影坐标法、经纬度法。较为常用的是关联点转换坐标法，此方法操作简单，不需要提供其他额外地形图参数。本文以关联点转换坐标法为例，简要说明其转化过程。

2.2 关联点转换坐标

关联点即公共点，该公共点在CAD平面坐标中和奥维地图的经纬坐标中表示同一位置，CAD地形图和奥维地图中分别选取容易识别的公共点作为关联点，我们可以选择一些具有代表性的点，如十字交叉点、既有桥梁位置或其他控制点。为了减少两个坐标系间转换带来的误差，通常选择的关联点个数一般不少于3个，且关联点最好分别位于路线的起点、中间点和终点附近位置。具体步骤如下：

(1)在CAD图中选取具有代表性的公共点，如房屋的一角、道路交叉点、桥头(见图1)等，记录下其对应的平面坐标X和Y。

此外，设计人员还要加强室内通风，提升建筑通风效果。在实际设计工作当中，设计人员要加强对卫生间与厨房的通风设计，保证厨房与卫生间的通风效果得到全面提高。在建筑室内通风设计过程之中，设计人员还要综合考虑到室内通风效果，尽可能的减少室内装饰对通风系统产生的遮挡，在保证建筑室内通风效果的基础之上，保证建筑室内通风结构得到全面优化，保证建筑室内通风能够满足通风换气要求。

图1 CAD图中某桥桥头

(2)在奥维地图中找到与CAD图中相对应的位置，创建标签，在备注栏输入对应的X、Y坐标，建立关联点(见图2)。

(3)根据上述方法依次建立其他几个关联点。

(4)根据已建立的关联点建立关联方案(见图3)。

(5)将要导入的CAD文件另存为dxf格式，通过关联点转换坐标法，选择关联方案，将CAD文件导入到奥维地图中(见图4～5)。

CAD文件在奥维地图的导出过程与导入过程是互为可逆的，按照相同的坐标转换方式和关联点方案进行选择，即可实现将奥维对象及图片导出到CAD文件中。

图2 在奥维地图中创建标签、建立关联点

图3 建立关联方案

图4 选择关联点转换坐标方式

图5 导入到奥维地图中的CAD路线

3 工程应用

3.1 外业调查中的应用

快速定位。利用以上介绍的方法将CAD路线方案通过电脑导入到PC版奥维地图中，然后将导入的路线方案导出成ovobj或kml格式文件，再将该文件导入到手机版的奥维地图中。在现场踏勘时，通过手机版的奥维地图定位和导航功能准确定位所处的位置，清楚了解与路线方案的相对位置，能快速准确地到达踏勘路线的范围，对路线现场踏勘的效率有很大提高。

现场数据记录、分享。由于纸质版地形图时效性较差，外业踏勘现场与图纸存在不匹配的情况(例如，在路线范围新增一座房屋，在路线附近新埋天然气管道等)。这些影响路线方案的遗漏控制信息可以通过奥维地图的添加标签功能记录下其所处的位置，然后踏勘结束后将其导出到CAD文件中，下一步的布设路线方案就可将其避开，同时在标签设置时对控制点进行备注描述及添加影像、音频等附件资料，方便后期整理。

奥维地图具备轨迹记录功能，可实时记录下路线轨迹，在野外可直接减少走错路、走回头路等情况。另外，在外业考察时，为了加快工作进度，我们常常分成几组作业队伍按不同段落分别考察现场，奥维地图还具备信息共享功能，各组作业队伍考察的同时可以通过手机网络将自己的位置及轨迹信息共享给其他队伍的人员，实时掌握相互信息，以便遇到问题时做出正确的处理决定。

内业数据整理。现场外业调查结束后，我们将考察时保存的标签、轨迹、现场标识以标签的形式导出生成CAD(dxf)格式文件，方便开展下一步设计工作。由于考察工作粗中带细、记录多且复杂，可以通过在奥维互动地图中选择不同标签、线宽、颜色等属性加以辨别，以保证数据的准确、清晰。

3.2 应用案例

为了验证奥维地图在外业踏勘中的优势，以某路勘测设计工程为实例，分三个踏勘小组分别进行现场踏勘，内容主要是对踏勘点位进行寻找，其中两组采用传统纸质地形图方法，另一组采用奥维地图方法，以踏勘耗时和对点位的误判次数为指标来反映踏勘的效率。踏勘耗时主要体现在踏勘过程中的耗时，应扣除休息以及路途耗时，仅为判断和讨论行程，以及确认目的地耗时，同时还包括识别失误而增加的额外时间。

为了保证基础条件的一致性，三个踏勘小组人员的踏勘经验和水平基本相当，三个踏勘区域点位的地形条件、路网分布及寻找难度也相当，各组踏勘点位分布如表1所示，区域、点位分布情况见图6。各踏勘小组确定各踏勘点位过程用时及对误判次数如表2所示。

表1各组踏勘点位分布

图6 现场查勘区域、点位分布示意

表2 踏勘现场记录

通过表2数据可以看出，应用奥维地图的踏勘小组确定踏勘点位所用的时间比使用传统纸质地形图的踏勘小组明显减少，且误判次数也明显降低，极大地提高了野外踏勘效率。

4 结 语

(1)将奥维地图应用于公路设计外业踏勘中，克服了传统纸质地形图在野外踏勘时携带不便、对地形地物不易识别以及与现场实际出入较大等诸多缺点，能够快速对地形地物进行识别，准确到达路线踏勘位置，合理规划踏勘路径，提高踏勘效率。

(2)应用奥维地图添加标签、轨迹记录等功能，克服了采用传统纸质地形图需用铅笔在图上标注踏勘信息的繁琐操作，能够方便快捷地记录现场踏勘信息并进行分类，且可导出到CAD文件中，方便开展下一步工作。

(3)通过某路现场踏勘工程的实际应用，对踏勘点位进行寻找，对采用传统纸质地形图法和奥维地图方法在耗时及对踏勘点位的误判次数进行比较，验证了应用奥维地图在外业踏勘中的优越性。