基于傾斜攝影技術的土方算量在公路工程塌方路段的應用研究

秦超紅

（中鐵北京工程局集團北京有限公司，北京100000）

1 引言

尋甸至沾益高速公路（昆明段）土建1 標段位于云南省昆明市尋甸縣境內(nèi)，起訖里程K0-010～K9+327，全長9.337km；設計雙向六車道，路基寬度33.5m，設計時速100km/h。路基工程主要難點為線路地質情況較差，水系復雜，施工過程中邊坡垮塌隱患大，挖方路基滲水情況嚴重，最大邊坡六級，最大高度46m，邊坡防護形式為錨桿、錨索框格梁，拱形骨架，三維植被網(wǎng)等多種形式相搭配，施工生產(chǎn)安排難度大。其中K0+100～K0+310 左側路塹邊坡位于山頂處，單面坡匯水面積較大。路塹邊坡在施工過程中，項目區(qū)接連發(fā)生大暴雨，造成地表水下灌至土體飽和，并與坡體內(nèi)地下水一起從路塹邊坡向外滲流，導致坡體失穩(wěn)，發(fā)生邊坡坍塌。

為了能夠快速準確地計算出該塌方路段土方工程量，且使后期土方量結算時有據(jù)可依，項目部考慮采用傾斜攝影技術進行塌方路段土方量計算，采用大疆精靈4RTK 無人機，搭配飛馬無人機管家進行航空影像數(shù)據(jù)采集，其中RTK 為中海達V90 iHand 30 手薄。

2 應用過程

塌方路段土方算量流程：利用無人機傾斜攝影測量技術建立塌方區(qū)域實景三維模型，將傾斜攝影模型導入Hidata 航測軟件，在此軟件平臺上自動批量提取塌方范圍內(nèi)高程點，構建此區(qū)域三角網(wǎng)，再將塌方區(qū)域三角網(wǎng)文件導入道路測設大師，生成塌方路段橫斷面圖，自動計算塌方區(qū)域土方工程量，如圖1 所示[1，2]。

圖1 無人機傾斜攝影測量作業(yè)流程

2.1 數(shù)據(jù)獲取

確定測區(qū)范圍為K0+100～K0+380 左側約160m，右側約100m，在測區(qū)布設一定數(shù)量的控制點，采用旋翼式無人機飛行平臺，搭載單鏡頭相機，根據(jù)重疊度以及拍攝航高進行航線設計，獲取地表固定物體頂面及側視的高分辨率影像數(shù)據(jù)及紋理信息并對影像質量及數(shù)據(jù)進行檢查，查看照片是否有拉花以及查看每張照片是否都有記錄POS 信息（經(jīng)緯度以及高程信息）。

2.2 數(shù)據(jù)篩查

影像獲取后對傾斜影像質量進行檢查并對照片進行篩選，將地面實拍照片以及質量差的照片一一篩選并刪除。

2.3 生成實景三維模型

利用Context Capture 軟件依據(jù)多視影像的聯(lián)合平差與多視影像的密集匹配的計算方法對影像數(shù)據(jù)進行空三加密，再經(jīng)過格網(wǎng)切塊、構建TIN 網(wǎng)白模、自動紋理映射等流程，生產(chǎn)出測區(qū)范圍內(nèi)的高精度實景三維模型成果（見圖2）。

圖2 傾斜攝影模型

2.4 高程點提取

采用Hidata 三維測圖軟件進行測圖，將測區(qū)高精度實景三維模型導入軟件，制作工程文件，借助高精度實景三維模型快速批量提取塌方區(qū)域高程點，構建此區(qū)域三角網(wǎng)（見圖3）[4]。

圖3 批量提取高程點并生成三角網(wǎng)

2.5 土方量計算

將三角網(wǎng)文件導入道路測設大師軟件進行土方量計算，并根據(jù)工程需要提取塌方路段橫斷面，將橫斷面數(shù)據(jù)導出至CAD，可在CAD 中提取填挖方面積（見圖4）。

圖4 導入三角網(wǎng)文件并提取土方工程量

3 效果檢查

采用傾斜攝影技術對本項目貓貍洞塌方路段進行土方量計算，耗時情況及土方量計算結果分別如表1 和表2 所示。

表1 耗時情況對比表

表2 塌方路段土方量計算結果分析表

由表1 和表2 可知，利用無人機傾斜攝影技術進行塌方路段土方算量時，土方量計算結果能夠滿足精度要求，作業(yè)時間大幅縮短，工作效率顯著提升，同時減少了外業(yè)作業(yè)風險，作業(yè)人員的安全得到有效保障。

4 結語

利用傾斜攝影技術結合Hidata、道路測設大師等數(shù)據(jù)處理軟件進行塌方路段土方量計算，其精度滿足項目土方結算需求，同時能夠有效改善外業(yè)測量作業(yè)環(huán)境，保證作業(yè)人員的安全，提高測量作業(yè)效率。需要指出的是，本文僅采用傾斜攝影技術對塌方路段土方量進行計算，對于項目前期整體大面積復雜地形的土方量計算效果還需做進一步驗證。