R2V在公路设计中的应用
2012-08-28 来源：筑龙网
1、引言
我国公路规范根据不同的交通量以及综合其他因素把公路划分为四个等级，分别为：高速公路、一级公路；二级公路；三级公路；四级公路。因此不同等级公路的建设规模与要求也是不同的。如高等级公路建设的规模就显得比低等级公路建设要大，相应的各方面的要求也就要高。许多勘测单位在对低等级公路进行勘测设计中时常存在这样一个问题：低等级公路勘测设计费用往往比较低，不像高等级公路的设计业主投入很大一部分的资金。所以作为设计单位通常很少提供路线设计平面布置图。因为路线平面设计布置图是把设计好的平面线形布置在沿线所测的地形图上。这需要设计单位投入相当的人力和物力。但业主对具体的勘测设计质量，特别是对直观的路线线形布置设计图要求却比较高。针对该问题，笔者提出了利用矢量化软件R2V对沿线已有大比例的地形图进行处理加以应用可以较好地解决该问题，为完善公路平面路线布置图的设计开阔了新的思路。
2、矢量化软件R2V的功能
R2V是美国Able Software公司在测绘、制图和GIS领域类的失量化软件，自推出以来巳在全球100多个国家广泛使用并获得极高的评价。R2V是一种高级光栅矢量化软件系统，该软件系统将强有力的智能自动数字化技术与方便易用的菜单驱动图形用户界面有机地结合到Windows&NT环境中，为用户提供了全面的自动化光栅图像到矢量图形的转换，它可以处理多种格式的光栅（扫描）图像，是一个可以用扫描光栅图像为背景的矢量编辑工具。由于该软件的良好适应性和高精确度，其非常适合于GIS、地形图、CAD及科学计算等应用。
R2V提供简便及完整的将光栅图像数字化为矢量数据的解决方案，这些光栅图像可以是扫描的图纸、航摄照片或卫星图片。整个的光栅图像矢量化过程可以是全自动的且不需要人工干预（也可选人工干预）。仅需要将扫描图像显示在屏幕上并选择矢量化命令，所有的线段在数秒钟即可识别出来并显示在图像上供你校正与编辑。强大的编辑及处理功能可用于矢量的编辑、大地坐标校正及高程数据标注。
利用R2V可以忘掉缓慢而有不准确的数字化仪人工手动跟踪描绘。可以在草稿纸上画草图，只需要扫描需要的图纸，然后让R2V高精度地自动或半自动矢量化它们。一张典型的地形图或区划地图就可以基本成型。通常以200DPI的黑白或灰度扫描需要的图纸，在Pentium级PC上数秒内即可完成矢量化。
另外，可以在同一个显示窗口下处理各种类型的数据，这些数据包括线、点、多边形、文本标注、光栅点以及控制点。使用R2V，可以自动地矢量化地图及其他图纸，快速智能地完成航片或卫片进行数字化及地理解析数字化处理工作，用最新的航摄照片或其他图像更新需要的地形矢量数据集。
3、R2V应用于公路平面设计的原因分析
路线的平面是指路线在水平面的投影，公路平面设计是指路线在沿线平面中的线形组合，公路路线平面布置图是路线平面设计的线形组合在沿线地
形图上的具体布置。因此，进行公路平面布置图设计时必须要提供沿线所测的地形图，不然公路平面线形布置图就难以完成。另外，公路是点、线、面按照一定的标准规范所组成的空间立体结构物，其所处的地理位置往往跨越比较大，所以许多路段沿线没有现成的数字地形图提供给设计单位使用。因此，若设计单位进行路线平面图布置设计时就必须进行沿线地形图勘测，然后才能根据所测的数字化的地形图进行纸上路线平面图布置设计。由于路线地形图的勘测设计费用通常投入比较大，若公路等级较低时，设计单位通常是避开进行公路沿线地形图的布置设计，但对于业主往往很看重路线沿线的平面布置图，从而就造成了业主与设计单位在设计内容上的矛盾。数字化软件R2V能较好地解决这一矛盾。
3．1 公路平面设计需要路线平面布置图
公路平面设计涉及的内容比较多、范围也比较广。但其主要设计内容是路线在公路沿线的线形组合，而公路平面线形布置图，往往是沿线线形组合一个直观体现。公路线形布置情况，如线形组合、线形位置、路线走向等能从路线平面布置图上直观的得以反映。所以对于业主往往很注意路线平面布置图，高等级公路图纸会审，路线平面布置图不仅是设计单位表现设计成果的理想方式之一也是业主比较看重的设计成果内容，往往是挂在比较显目的位置给予观看。因此，路线平面设计不管是设计单位还是业主都比较需要路线平面布置图。
3．2 公路沿线通常有现成大比例的地形图为地形
图进行矢量化提供了基础不管公路等级大小，公路所建地的大比例地形图往往都是具备的，而缺的是数字化小比例的地形图，而公路平面设计路线布置图所用的要求是数字化的地形图，可以直接在地形图上布置线形布置，进行平面组合。高等级公路设计由于设计要求较高，而且提供的设计费较高，所以设计单位往往进行专门的沿线地形图数字化勘测。但对于等级公路或者要求并不是很高的公路设计时，采用数字化软件R2V对现有沿线大比例的地形图进行数字化处理，进行放大或缩小到适合的尺寸，这样设计单位就可以利用处理后的地形图进行纸上布置线形或定线等设计工作。
3．3 数字化软件R2V能较好地处理现有的各种图像
生产数字化地图的主要方法有；遥感与摄影测量，全站仪外业数字化测量，对原有地形图进行数字化处理。前两种方法对仪器、设备、专业技术人员的要求较高，而且投入的资金较大，通常适合于大工程大项目或有条件的单位所采用。而第三重方法，利用现有地形图进行数字化处理对仪器、设备以及专业技术人员的要求就比较低，可以被大多数的中等工程或中小单位所采用。利用现有地心图进行数字化处理有两种方法：手扶跟踪和扫描数字化。手扶跟踪具有资金投入大，劳动强度高，工作周期长，质量难以保证等缺点。前几年应用比较广。随着计算机与大幅面扫描仪技术性能的不断提高和发展，加上扫描仪数字化在设备投入、专业人员技术要求、工作周期等多方面具有更多优越于手扶跟踪数字化。因此扫描仪对现有地形图进行数字化处理更具有更大的发展趋势。
4、R2V在公路平面设计中的具体应用及操作
R2V在公路平面设计中，对现有地形图进行数字化处理的基本流程有以下几方面的内容：
（1）矢量化前的准备工作，对现有地形图进行整平，调整好好扫描仪的明暗度、对比度、旋转等处理，不然扫描进去的地形图出现皱褶或不清楚，后来进行编辑修改并图时比较困难，因此在进行数字化之前一定要处理好数字化的准备工作。
（2）调入已扫描的地形图到R2V软件中对地形图的栅格进行矢量化，具体的操作步骤是输入地形图图幅信息，地形图图幅定向，对地形图进行分层矢量化、及时保存矢量图形。
（3）在R2V中对矢量化的地形图进行纠正修改，完成一幅地形图的矢量化后输出到cad中，在输出项目中设定按图层输出，将符号转换成图形输出。
（4）在autoCAD中对矢量化后的地形图进行作进一步的编辑修改得到最终的数字化地形图供路线平面布置图用。其基本的步骤是，改变图层、颜色，对地形图本身的每一部分进行详细的检查、修改等工作，在autoCAD中以坐标进行拼接图，根据设计任务要求在数字化地形图上加上设计标准图框。
5、根据设计好的矢量化的地形图进行图上线形平面设计
5．1 在矢量化地形图上进行路线设计包括两方面的内容
一是在路线进行具体勘测前进行纸上定线，进行纸上布置路线平面图形的组合设计。二是把已测的路线平面线形组合设计布置在数字化的地形图上
进行路线平面图设计。其中第二方面还包括两层面的问题，已测的路线线形组合是用路线软件进行组合生成的路线还是要人工根据所测的路线平面资料在数字化地形图上进行直接布线。若是公路软件生成的路线线形组合，则可以直接调用该生成的路线线形组合到数字化地形图中直接通过坐标捕捉功能进行定点布设路线线形图，如路线软件的HEAD软件就可以直接生成路线线形，用户可以直接把生成的整条路线调用到数字化的地形图中进行定点捕捉布设，该种方法比较方便。如果不是路线软件生成的路线线形图，则需要用户直接在数字化的地形图上进行直接的布设，这种布设通常速度比较慢，但用户使用比较随意，特别是对于纸上定线是非常有用，另外用户也可以根据线形的要求进行方便地修改。
5．2 在矢量化的地形图上进行具体的路线线形布设
不管是调用路线软件设计的路线线形还是设计人员根据平面线形勘测资料进行路线平面图的设计都需要在数字化的地形图上进行路线设计图与沿线
所在的地形图进行组合才能完成路线平布置图的设计。因此，要完成最终的路线平面布置图还需要设计人员把设计的线形与数字化的地形图进行组合。针对公路路线线形的布置，具体有以下几方面：
（1）在数字化地形图上进行路线交点的布设，具体是通过坐标进行捕捉确定各交点位置，通过交点连线形成路线整体走向。
（2）在布设的导线交点处进行交点平曲线设计，具体是根据两交点的位置、长度以及两交点的偏角大小进行平曲线参数的选择，通常是根据路线线形
采用公路等级规范要求进行平曲线设计，另外根据平曲线设计的参数进行路线横断面加宽要在路线平面地形图上反映出来。
（3）根据已确定的路线中心线，则按公路等级的要求路基宽度在数字化地形图上进行路线边线的布设，包括交点处弯道的加宽值。
（4）在数字化地形图设计的路线上布置沿线构造物，如沿线桥梁、隧道、涵洞等，标注沿线里程桩号、沿线地质、地物等情况拱业主、施工单位以及监理单位使用。
6、结语
通过实例的应用可得如下几点结论和建议：
（1）在中等级及以下的公路或要求并不是较高的山岭重丘区公路平面路线布置图的设计，可以利用数字化软件R2V进行对已有地形图进行数字化处理后使用。
（2）随着计算机、软件、硬件的高速发展和公路建设要求的不断提高，数字化地形图在公路设计应用中将越来越大，
（3）利用R2V对已有地形图进行数字化处理，在技术上是可行的，在使用要求上可以被广大的用户所接受，在经济上是相当可行的，较少的投入产生较大的效益。
（4）矢量化软件R2V不仅在路线平面布置设计中可以得到较好的应用，而且对各方面的旧图均可以进行矢量化处理，可以满足不同用户的使用要求，不仅为公路设计而且为其他行业的设计也提供了较好的设计处理思路。
（5）存在的主要问题是矢量化的精度问题，所以对于大工程，高等级公路以及要求较高的工程项目平面图的布置设计，在精度上还存在一定的差距，这
还有待两方面的努力进行解决，一方面是尽可能提供比较准确的已有地形图进行数字化处理，另一方面是从，计算机的软件、硬件以及数字化处理的专业技术上要得以不断提高才能收到较好的效果。
