攝影測量與遙感技術(shù)在城市軌道交通工程建設(shè)中的應(yīng)用

王龍波

山東德通地理信息有限公司 山東德州 253000

自20世紀(jì)80年代起，航空攝影測量技術(shù)在我國多個城市中獲得應(yīng)用，尤其是在大比例地形圖中的應(yīng)用。隨著我國社會生產(chǎn)力的不斷提升以及經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，我國各大中小城市，先后成立了多種形式的航空測量機構(gòu)，并能更好地開展航測、遙感有關(guān)的業(yè)務(wù)，在一定程度上促進了大比例航測成圖技術(shù)在城市測繪機構(gòu)中的應(yīng)用，推動了多種高新測繪技術(shù)的發(fā)展。

1 攝影測量與遙感技術(shù)的發(fā)展意義

當(dāng)前，遙感及航空攝影測量技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、水利工程、氣象監(jiān)測、城市建設(shè)中，在我國國民經(jīng)濟發(fā)展中扮演著重要角色。從20世紀(jì)70年代中后期起，攝影測量技術(shù)已經(jīng)發(fā)展為數(shù)字化攝影。首先，數(shù)字化攝影技術(shù)的發(fā)展促進了測繪技術(shù)的發(fā)展。從20世紀(jì)70年代中后期起，我國攝影測量計數(shù)由傳統(tǒng)的模擬測量發(fā)展為解析攝影測量，意味著我國傳統(tǒng)測繪技術(shù)體系逐漸被打破[2]。當(dāng)前，數(shù)字高程模型、數(shù)字線劃圖、數(shù)字正射影像結(jié)合地名、土地數(shù)據(jù)庫的測繪技術(shù)體系已經(jīng)形成，從而為攝影測量技術(shù)的應(yīng)用打下了良好的環(huán)境基礎(chǔ)。通過遙感及航空攝影測量技術(shù)的應(yīng)用，幫助國家掌握了大量的地理信息。20世紀(jì)80年代，我國政府通過陸地衛(wèi)星對我國土地資源應(yīng)用狀況進行了全面的調(diào)查，并通過高分辨率遙感數(shù)據(jù)對國內(nèi)土地資源進行了系統(tǒng)的調(diào)查和分析[1]。其次，提升了空間數(shù)據(jù)獲取能力。經(jīng)過50多年的發(fā)展，我國空間數(shù)據(jù)獲取能力獲得了大幅度的提升，并在遙感數(shù)據(jù)處理平臺基礎(chǔ)上建立了完善、科學(xué)的衛(wèi)星遙感影像地面處理系統(tǒng)，從而為我國自主產(chǎn)權(quán)的地面觀測數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)的建立打下了堅實的基礎(chǔ)。

2 幾種測量新技術(shù)的應(yīng)用探討

2.1 傾斜數(shù)字航空攝影

傾斜數(shù)字航空攝影是航空攝影測量的一種應(yīng)用方向，只是在搭載的航攝儀上有區(qū)別，傾斜數(shù)字航空攝影是在無人機平臺上搭載傾斜數(shù)字航攝儀。傾斜航空攝影數(shù)據(jù)具備多視角、高重疊度、頂面和側(cè)面紋理豐富等特點，通過成熟的處理軟件能夠在航片數(shù)據(jù)獲取后快速生產(chǎn)出帶真實紋理信息的高精度的三維模型。在城市軌道交通建設(shè)過程中，對建設(shè)范圍內(nèi)的主要道路、建筑、市政設(shè)施等建立三維模型，為城市軌道交通的規(guī)劃、建設(shè)、管理提供虛擬可視化的數(shù)據(jù)支撐，實現(xiàn)對現(xiàn)狀及規(guī)劃方案三維化、實景化、標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)字化的疊加顯示，為決策提供支持。

2.2 三維激光掃描

隨著全自動測量機器人的發(fā)展，測量機器人正在慢慢代替?zhèn)鹘y(tǒng)的全站儀測量方法，實時、自動監(jiān)測。隨著三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展，利用三維激光掃描儀快速獲取隧道斷面數(shù)據(jù)。現(xiàn)有的收斂計、全站儀等形變監(jiān)測手段僅能獲取部分單點數(shù)據(jù)，難以全面反映隧道整體形變特征。三維激光技術(shù)可以在短時間內(nèi)，全面獲取變形監(jiān)測對象的整體表面點云信息，通過對點云數(shù)據(jù)的處理，提取出中軸線，沿隧道中軸線等間隔連續(xù)地截取隧道斷面并對截取的斷面擬合橢圓，分析擬合出的長、短半軸與設(shè)計半徑的差異，最后針對差異較大的斷面找出形變量較大的點位[2]。通過三維激光掃描技術(shù)監(jiān)測隧道斷面具有精度高、覆蓋全面的特點，其豐富的高精度點云數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確反映出隧道斷面出現(xiàn)的變化，為地鐵結(jié)構(gòu)安全分析提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

2.3 D-InSAR技術(shù)

合成孔徑雷達(dá)干涉測量（D-InSAR）技術(shù)是采用差分干涉技術(shù)獲取地面的微小變化，當(dāng)兩次成像期間地面發(fā)生微小形變時，將地形相位、平地相位、大氣延遲相位等從相位中去除，得到監(jiān)測區(qū)域的地表形變信息。作為一種新型的空間大地測量技術(shù)，具有全天時、全天候、目標(biāo)范圍廣的觀測能力，能夠獲取高精度、高分辨率、大范圍的地表形變信息[3]。將這種新技術(shù)引入城市軌道交通工程領(lǐng)域，可以準(zhǔn)確有效地監(jiān)測大范圍的地面沉降變化。開展城市軌道交通工程建設(shè)和運營期間的變形監(jiān)測，及時掌握工程及其環(huán)境周圍可能產(chǎn)生變形的區(qū)域及對象，確保城市軌道交通工程建設(shè)和運營安全及其環(huán)境安全，已成為城市現(xiàn)代化建設(shè)中不可缺少的重要工作[4]。

2.4 機載側(cè)視雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用

機載側(cè)視雷達(dá)指的是安裝于飛機機身兩翼、飛機下方的天線設(shè)備，可隨著飛機飛行，掃描飛行器下方、兩側(cè)的地形、地質(zhì)、地貌特點，并通過高分辨率獲取精度水平較高的地理信息。搭載于飛行器的測試?yán)走_(dá)，主要包括發(fā)射器、接收機、傳感器、數(shù)據(jù)存儲以及數(shù)據(jù)處理等設(shè)備。當(dāng)前，機載合成孔徑側(cè)視雷達(dá)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、環(huán)保、城市建設(shè)、資源勘測、海洋調(diào)查、地質(zhì)勘察、工業(yè)、林業(yè)等經(jīng)濟民生的重要產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。機載、星載的SAR影像技術(shù)，主要應(yīng)用于地形、地貌的立體檢測中。在雷達(dá)圖形技術(shù)基礎(chǔ)上獲取地形、地貌信息，除要求在異軌雷達(dá)基礎(chǔ)上進行立體測量外，還要求通過一種全新的雷達(dá)干涉測量技術(shù)，以獲取大范圍的地形、地貌圖形信息。當(dāng)前，雷達(dá)干涉測量技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于地形地貌檢測、海面洋流檢測、艦船跟蹤、火山災(zāi)害檢測等方面[5]。

3 結(jié)語

城市軌道交通的快速發(fā)展需要引進先進的測量新技術(shù)和新方法，相比較傳統(tǒng)的測量手段，攝影測量與遙感數(shù)據(jù)能夠及時、準(zhǔn)確、快速地反映城市軌道交通沿線現(xiàn)階段的地表信息，為城市管理的決策工作提供重要支持。