DEM在公路勘察设计中的应用研究

论文摘要

交通运输是国民经济的大动脉。交通运输的发展,有利于促进整个社会的经济发展和人民物质文化生活水平的提高,有利于加强国防建设。公路作为现代交通运输体系的基础设施之一,近年来发展迅速。因此,对公路建设的速度、质量都有了更高的要求。数字高程模型（DEM-Digital Elevation Model）是对地球表面地形地貌的一种离散的数字表达,是地理信息系统、遥感、虚拟现实等领域赖以进行三维空间数据处理与地形分析的核心数据,是国家地理信息的基础数据之一。随着DEM在公路勘察设计中应用的引入,公路设计周期缩短,设计质量提高,确保了选定方案的科学性、合理性、经济性。本文概述了研究DEM在公路勘察设计中的应用的意义,研究了DEM的定义、特点和分类、表示方法、主要类型、DEM的建立、DEM数据质量控制以及公路勘察设计的相关理论,并总结出运用DEM进行公路勘察设计的技术流程。由于内插是数字高程模型的核心问题,本文重点比较了DEM空间插值方法,并对插值方法的有效性评价理论进行研究。文章通过不同插值方法建立DEM,进行公路设计,并对结果进行分析,这对将来公路修建、改建都具有一定意义。论文在前人研究的基础上,以山东省威海市刘公岛修建的岛内公路为例,以Civil 3D 2008软件为平台,通过建立数字高程模型,对公路进行勘察设计,测算工程土方量,与传统公路勘察设计方法进行比对。以部分路段为例,在建模时通过采用不同的插值方法计算出土石方量。结果表明基于DEM设计公路时优于传统设计方法,在本文实例中,采用克里金插值法时误差较小,明显好于其他方法,自然临点插值法次之,而基于原始测量点直接建模时的误差最大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 公路勘察设计及对地理数据的需求
• 1.2 数字高程模型的理论及发展
• 1.3 DEM 在公路勘察设计中的应用现状
• 1.4 研究内容及意义
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究意义
• 1.5 论文章节安排
• 第二章 数字高程模型及获取方法
• 2.1 数字高程模型简介
• 2.1.1 数字高程模型的概念
• 2.1.2 数字高程模型的特点
• 2.1.3 数字高程模型的分类
• 2.1.4 数字高程模型的表示方法
• 2.2 数字高程模型的主要类型
• 2.2.1 规则格网模型
• 2.2.2 等高线模型
• 2.2.3 不规则三角网模型
• 2.2.4 细节层次模型
• 2.3 DEM 的建立
• 2.3.1 DEM 数据采集方法
• 2.3.2 数字摄影测量获取DEM
• 2.3.3 DEM 数据质量控制
• 2.4 不规则三角网TIN 的建立
• 2.4.1 数据和不规则三角网TIN 的类型
• 2.4.2 TIN 的构网方法
• 第三章 数据内插方法分析
• 3.1 DTM 空间内插简介
• 3.2 常用内插方法
• 3.2.1 反距离加权插值法
• 3.2.2 克里金插值法
• 3.2.3 自然邻点插值法
• 3.2.4 线性插值三角网法
• 3.2.5 趋势面拟合法
• 3.3 插值方法有效性评价
• 3.3.1 交叉验证统计指标
• 3.3.2 插值方法比较
• 第四章 基于DEM 的公路勘察设计
• 4.1 DEM 在公路勘察设计中的作用
• 4.2 公路勘察设计的程序
• 4.3 公路勘察设计的内容
• 4.3.1 道路选线
• 4.3.2 道路的平面设计
• 4.3.3 纵断面设计
• 4.3.4 横断面设计
• 第五章 DEM 在公路勘察设计中的应用研究
• 5.1 应用实例
• 5.1.1 背景区域简介
• 5.1.2 数据准备
• 5.1.3 技术路线
• 5.1.4 数字高程模型的建立
• 5.1.5 平面线路的设计
• 5.1.6 纵断面生成
• 5.1.7 公路建模
• 5.1.8 横断面设计
• 5.1.9 土石方量的计算
• 5.2 插值分析
• 5.3 设计方法比较
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研情况
• 致谢