測(cè)繪高新技術(shù)在公路工程勘測(cè)中的應(yīng)用

李松 向榮榮

摘要：隨著近年來(lái)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)公路工程的建設(shè)也突飛猛進(jìn)，傳統(tǒng)公路勘測(cè)技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越難以滿足實(shí)際的工程需要。本文重點(diǎn)介紹近幾年發(fā)展起來(lái)的測(cè)繪高新技術(shù)在公路工程勘測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用，并總結(jié)其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：公路工程勘測(cè)；測(cè)繪高新技術(shù)；實(shí)際應(yīng)用

一、前言

近年來(lái)，國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)如火如荼地開(kāi)展，公路行業(yè)的發(fā)展也迎來(lái)了新的機(jī)遇期。伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，測(cè)繪行業(yè)高新技術(shù)發(fā)展迅速并且取得了很大的突破，航空攝影新技術(shù)、三維建模技術(shù)、衛(wèi)星影像成圖技術(shù)、激光雷達(dá)技術(shù)、星站差分技術(shù)、CORS與千尋技術(shù)等測(cè)量高新技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始在公路工程勘測(cè)中發(fā)揮重要作用，克服了傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)方式的缺陷，在外業(yè)數(shù)據(jù)采集、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理、成果輸出質(zhì)量及多樣性等方面具有更大的優(yōu)勢(shì)，更廣闊的應(yīng)用前景。

二、測(cè)繪高新技術(shù)在公路工程勘測(cè)中的應(yīng)用

1、無(wú)人機(jī)航空攝影新技術(shù)在公路工程勘測(cè)中的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)近年來(lái)在測(cè)量領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。相對(duì)于傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量[1]，無(wú)人機(jī)由于其靈活快速、無(wú)需人工伴飛操作、低空作業(yè)、成本低廉、作業(yè)效率高等特點(diǎn)，再加上其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，它能夠快速而有效地獲取高分辨率、大比例尺的地形圖數(shù)據(jù)和4D產(chǎn)品。尤其是傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，它顛覆了一般正射影像只能從垂直角度拍攝的局限性，通過(guò)在同一飛行平臺(tái)上裝載多臺(tái)相機(jī)傳感器，同時(shí)從垂直、傾斜等多個(gè)不同角度采集影像，獲得地面物體更加準(zhǔn)確完整的信息與真三維可視化的立體效果。

經(jīng)過(guò)分析總結(jié)，無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)具有以下主要特點(diǎn)：

（1）反映地物周邊真實(shí)信息。相比較于正射影像，傾斜攝影能讓人們從多個(gè)不同角度觀察地物，更加真實(shí)地反映出地物相關(guān)信息，從而彌補(bǔ)正射影像應(yīng)用的不足；

（2）傾斜影像能夠?qū)崿F(xiàn)單張影像量測(cè)。結(jié)合相關(guān)軟件的應(yīng)用，基于成果影像可以直接進(jìn)行長(zhǎng)度、角度、高度、面積、坡度等幾何量的量測(cè)；

（3）可采集建筑物側(cè)面紋理。由于傾斜攝影同時(shí)從垂直和傾斜的角度采集影像，能夠獲取建筑物側(cè)面的細(xì)致紋理信息，對(duì)于城市三維建模而言具有很大優(yōu)勢(shì)。在公路工程設(shè)計(jì)中，城市地帶有時(shí)會(huì)設(shè)計(jì)互通式立交，采用傾斜攝影三維建模為設(shè)計(jì)提供直觀的參考基礎(chǔ)，提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和降低設(shè)計(jì)成本。

（4）輸出成果豐富性與多樣性。采用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，經(jīng)過(guò)三維建模、空中三角測(cè)量和立體測(cè)圖，不僅能夠提供常規(guī)勘測(cè)設(shè)計(jì)需要的數(shù)字線劃圖，還能提供DSM、DOM、DEM等不同類型的產(chǎn)品。

（5）作業(yè)方式更安全，作業(yè)區(qū)域更廣泛。它作為一種非接觸測(cè)量方式，對(duì)于公路工程外業(yè)勘測(cè)而言，能夠大大地減輕外業(yè)工作量，對(duì)于一些植被茂密、險(xiǎn)俏陡崖、沼澤地等危險(xiǎn)和人力難以到達(dá)的區(qū)域，傾斜攝影測(cè)量安全性高，避免外業(yè)人員冒險(xiǎn)作業(yè)，打破傳統(tǒng)測(cè)量方式的壁壘，在實(shí)際工程中具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

2、衛(wèi)星影像成圖技術(shù)在公路工程勘測(cè)中的應(yīng)用

常規(guī)的公路路線定線方法一般是在獲得地形圖之后，在紙上進(jìn)行定線，在工期十分緊張的情況就難以按時(shí)完成定線任務(wù)，尤其對(duì)于新疆、西藏等區(qū)域廣闊的邊遠(yuǎn)地區(qū)，很多地方甚至連1：5萬(wàn)或者1：10萬(wàn)的地形圖都沒(méi)有，這種情況下需要采取其他非常規(guī)方法進(jìn)行勘測(cè)設(shè)計(jì)。運(yùn)用衛(wèi)星影像成圖技術(shù)，將含有GIS信息的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)信息提取與處理[2]，建立所需要的數(shù)字地面模型，供設(shè)計(jì)人員進(jìn)行線路規(guī)劃與設(shè)計(jì)，對(duì)于局部敏感和重要位置的線路勘測(cè)設(shè)計(jì)，可按照傳統(tǒng)測(cè)繪方式或其他高新測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行勘測(cè)，這可以有效地避免傳統(tǒng)的紙上定線的不足，提高工作效率。伴隨著現(xiàn)在的地理信息數(shù)據(jù)處理平臺(tái)的完善與日臻成熟，利用衛(wèi)星影像成圖技術(shù)，可進(jìn)行多源數(shù)據(jù)信息融合，包括國(guó)外高精度衛(wèi)星和國(guó)內(nèi)高分系列衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息高度共享與數(shù)據(jù)綜合利用，大大提高了衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的利用效率，在公路工程勘測(cè)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值和意義。

3、激光雷達(dá)技術(shù)在公路工程勘測(cè)中的應(yīng)用

激光雷達(dá)技術(shù)是遙感測(cè)繪領(lǐng)域的一項(xiàng)新興技術(shù)[3]，通過(guò)對(duì)物體的快速掃描，經(jīng)過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)提取與處理，生成高精度的數(shù)字高程模型和數(shù)字地面模型。激光雷達(dá)技術(shù)具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能夠準(zhǔn)確而及時(shí)地獲取高程數(shù)據(jù)，采集過(guò)程安全簡(jiǎn)單、節(jié)省人力并且數(shù)據(jù)精度高，可減少測(cè)量外業(yè)工作和內(nèi)業(yè)處理時(shí)間，大幅提高生產(chǎn)效率[4]。在公路工程勘測(cè)設(shè)計(jì)中，激光雷達(dá)技術(shù)可用于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集和成圖，獲取地表三維信息，構(gòu)造高精度的數(shù)字地面模型，供初步設(shè)計(jì)與施工圖設(shè)計(jì)使用。對(duì)于一些測(cè)區(qū)復(fù)雜的地形地質(zhì)條件，如地下溶洞，采用激光雷達(dá)技術(shù)具有其他技術(shù)所沒(méi)有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)能夠快速地對(duì)地下地物進(jìn)行快速掃描，獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)從而建立高精度的三維地理與地質(zhì)模型，作為公路路線規(guī)劃與設(shè)計(jì)的重要的參考基礎(chǔ)和技術(shù)依據(jù)。

目前國(guó)內(nèi)針對(duì)山區(qū)植被茂盛地區(qū)的地形圖測(cè)繪，并沒(méi)有比較高效且精度高的測(cè)量手段，只能通過(guò)傳統(tǒng)人工測(cè)量。山區(qū)地形崎嶇，測(cè)量難度大，風(fēng)險(xiǎn)大，人工測(cè)量仍然具有局限性。而衛(wèi)星影像的分辨率低，且有植被地區(qū)，仍然無(wú)法穿透植被獲得地表的有效高程。傳統(tǒng)有人機(jī)無(wú)人機(jī)等的航測(cè)，也只能獲取的是植被表面的信息，植被茂盛地區(qū)，仍然無(wú)法有效的得到地表信息，所以利用激光雷達(dá)技術(shù)勢(shì)在必行。

4、三維建模技術(shù)在公路工程勘測(cè)中的應(yīng)用

近年來(lái)，以contextcapure和photoscan等為代表的三維建模軟件，構(gòu)造基于影像獲取數(shù)據(jù)的三維實(shí)景模型，將人們從傳統(tǒng)的地形圖平面視角中帶到了真實(shí)三維場(chǎng)景中，以三維可視化的全新視角再現(xiàn)了真實(shí)地物的表面構(gòu)造和細(xì)致紋理。對(duì)于復(fù)雜地物與地形而言，常規(guī)測(cè)量方法和建模手段效率低下、三維可視化程度低，采用三維建模技術(shù)，基于傾斜攝影影像數(shù)據(jù)或者雷達(dá)掃描影像數(shù)據(jù)，構(gòu)造三維地理信息模型、三維地質(zhì)模型、三維地理與地質(zhì)一體化模型，打造多源數(shù)據(jù)融合的平臺(tái)，根據(jù)實(shí)際需求作個(gè)性化開(kāi)發(fā)。在公路工程勘測(cè)中，針對(duì)于復(fù)雜的地形地質(zhì)如地下溶洞、暗河，考慮對(duì)設(shè)計(jì)線位的影響，需要構(gòu)建地表或地下的三維地理或地質(zhì)模型，滿足建設(shè)、設(shè)計(jì)和施工單位對(duì)三維模型的需要。

另外，還可以對(duì)模型進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，任意切割橫縱斷面，獲取路線中樁、橫斷面平面坐標(biāo)及高程。采用三維建模技術(shù)還可與BIM設(shè)計(jì)、大數(shù)據(jù)及GIS進(jìn)行融合，減少地面外業(yè)工作，降低生產(chǎn)成本，減少成圖和建模時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

5、千尋、CORS、星站差分技術(shù)在公路工程勘測(cè)中的應(yīng)用

現(xiàn)在很多項(xiàng)目工期緊張，設(shè)計(jì)方急需獲取1：2000地形圖進(jìn)行線路規(guī)劃，而完成涉密基礎(chǔ)測(cè)繪成果審批程序往往需要一月多時(shí)間，在這種情況下采用千尋、CORS等技術(shù)，可快速的獲取控制點(diǎn)成果，滿足地形圖測(cè)量的需求。這期間可辦理利用國(guó)家涉密基礎(chǔ)測(cè)繪成果事宜。而在西藏、新疆等邊遠(yuǎn)地區(qū)，工程周邊均無(wú)國(guó)家控制點(diǎn)，采用星站差分技術(shù)，能快速的獲取控制點(diǎn)的坐標(biāo)。

三、結(jié)語(yǔ)

公路勘測(cè)技術(shù)已不再是單一的學(xué)科應(yīng)用，它隨著信息技術(shù)和空間技術(shù)的綜合應(yīng)用而發(fā)生重大變革。測(cè)繪新技術(shù)的應(yīng)用使公路測(cè)設(shè)水平和效率顯著提高，生產(chǎn)方式更安全，有效地彌補(bǔ)傳統(tǒng)測(cè)繪方式的不足，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：中國(guó)公路工程咨詢集團(tuán)有限公司（武漢）勘察分公司）