倾斜摄影测量在公路勘察设计中的应用

倾斜摄影测量在公路勘察设计中的应用

王路沙

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摘要：近年来，我国的科学技术不断进步。目前，为研究基于无人机倾斜摄影测量多元数据成果的公路勘测模式，首先，分析倾斜摄影测量影响成果精度的关键环节;其次，梳理公路勘察设计各阶段主要测绘工作，汇总控制测量、地形图测量、纵横断面测量及专业调查的数据需求;最后，以某高速公路互通设计项目为例，利用丰富的测绘成果，形成基于多元数据的勘测模式，在基础测绘、方案优化、各专业勘测及调查、工程经济调查以及多功能三维GIS平台构建等工作中的应用。

关键词：倾斜摄影测量;公路勘察设计;专业调查;无人机

引言

公路工程勘察设计工作是工程质量控制的基础，也是工程建设的关键，通过公路勘察设计质量的提升，以保证公路工程施工质量。建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM）是根据公路工程相关信息数据，构建工程模型，并通过数据信息的对比分析，实现对工程全部真实信息的仿真模拟。BIM技术应用于公路等建筑工程领域能够实现对工程项目勘察设计、监理、施工、运维等全生命周期各个阶段的可视化分析，提升项目任务质量。当前，BIM技术在我国公路工程领域的应用大多局限在公路建设施工及运行管理等阶段，而在公路勘察设计阶段的应用较少，基于此背景，本文以具体公路工程为例，进行了BIM技术在公路勘察设计中应用的分析，并与原设计方案进行比较研究，指出BIM技术在公路勘察设计方面具有显著优势。

1公路勘察设计阶段测绘工作的内容

该阶段的测绘任务主要以施工情况为中心开展，针对施工地地质条件展开研究，目的是确保公路建设的安全性和合理性，提升公路安全系数，确保交通出行安全。在建设阶段，测绘技术为工作人员提供了极大的便利，通过勘察结果充分掌握公路走向，掌握施工各路段地质的具体情况，包括有无地下水、土质松软还是较硬等信息，从而根据这些信息选择适合的建设方式和改进办法。站在这个角度来讲，测绘技术具备很强的科学性，使公路勘察设计工作也变得更加严谨，设计工作朝着系统化和规范化的方向升级进步。

2公路勘察设计中的测绘工作

根据公路勘察设计深度，公路勘察设计分为初步设计阶段和施工图设计阶段。在初步设计阶段，根据批复的工程可行性研究，初步拟定线路的起止点、中间控制点及基本走向方案，并对初步拟定的多条线路方案进行勘测，以确定采用的路线。施工图设计阶段的主要任务是结合现场情况与环境改善线路，对批准的初步设计文件中确定的修建原则和工程方案进行优化设计后，确定准确的路线、线位和构筑位置。根据公路勘测规范，公路勘察设计两个阶段涉及的测量工作主要包括控制测量、地形图测量、路线敷设及横纵断面测量和专业调查。

2.1控制测量

初步设计阶段，根据公路等级、线路的地形和作业条件，确定测量控制网的精度等级、布网形式和作业方式。施工图设计阶段，对初测控制网进行全面检查，对于大型构筑物，如长距离隧道和大中型桥梁，要按要求提高控制网等级，当控制点密度及精度不能满足要求时，需进行控制网加密测量。

2.2横断面设计

根据所构建的曲面模型进行公路横断面勘察设计，为加强工程施工过程中土石方量控制，必须保证和提升横断面精确程度。所以进行横断面勘察设计模型构建的过程中必须确保模型所涉及百米桩横断面、纵断面、中心线等参数的精确度，且按照30m确定横断面采样距离。先确定出横断面采样线及中心线，再根据道路边界条件确定出断面两侧距离，软件根据确定的采样线自动生成横断面图层模型，模型中主要包括数字高程、地面曲面、边坡曲面等信息。

2.3数字化测绘技术

1)ＲS(遥感)技术。应用该技术，勘察人员获得遥感影像及相关数据，有助于较为全面客观地了解地质情况。该技术需结合实地钻探等技术才能了解到更深层次的信息，例如水文条件、土壤条件等，有利于准备阶段工作的开展。应用好遥感技术有利于选出建设成本低、建设效果好的路线方案，结合前期勘察的资料进行分析得到较为科学全面的结果，保证施工路线的合理性。2)GPS(全球定位系统)技术。定位技术借助高空卫星实现定位，获取指定区域坐标点，该技术具有准确度高、严谨高效的优点，能够更好地满足公路建设对精度的要求。除此之外，该技术依靠坐标收集数据、处理数据，大幅度提升了建设效率，因此，定位技术是组合技术中的基础技术之一，应用广、优势强［2］。3)GIS(地理信息系统)技术。GIS技术属于空间技术，但与GPS技术不同的是，其可以结合其他技术精密地建构三维模型，并开展一系列的演算工作。例如，当GIS技术与ＲS技术相结合使用时，能收集地面控制点的数据，更便于建设准确的空间模型，优化设计。

2.4 3S测绘技术的应用

3S测绘技术结合了RS技术、GPS技术与GIS技术，具备定位、勘测、分析、处理等功能，综合性极强。该技术内部相互合作，区别和效果体现在集成方式上。1)RS技术与GPS技术。前者能够实时获取变化中的数据，后者则在极短的时间内精确定位。二者结合确保了获取数据这一动态阶段始终与实际情况保持吻合，二者互相进入数据库和系统，查看定位信息或者遥感信息。在公路勘察设计阶段大大加快了数据分析的速度，拓宽了获取信息的范围，提升了数据的准确性，模拟出相对准确的地质结构，并对分析得到的结构展开分析，得到可靠结论。2)GIS技术与ＲS技术。在这两种技术的结合中，后者的作用是为前者提供数据，充当后者的信息库，因前者自身具备强大的信息收集和处理功能，所以在极大程度上提升了总体数据分析的效果。二者的结合在理论上绝对行得通且无问题，但实际上效果并不如预期，具体是受到数据接口等一些因素的制约。

2.5基于无人机倾斜摄影测量成果数据的勘察设

计作业模式的优点1)时间利用效率高。无人机倾斜摄影测量在时间利用上具有极大优势，节省了传统测绘大量外业作业时间，减少了重复调查次数，避免了重复测绘。2)经济效益好。通常每调整一次设计方案，现场中桩、纵横断面和红线都需要重新测量，设计人员需要拿到补测成果后才能再次设计，造成窝工。现在利用无人机倾斜摄影测量成果，直接在模型上调整方案，实时显示线路位置并导出纵横断面，极大地方便设计理念落地。同时，能大量减少地形图测量、中边桩测量、纵横断面测量和线路调查等需要往返多次的外业工作。3)整体精度高。成果精度不受累计误差影响，精度高，而且各类成果精度统一。基于统一地理信息数据的各专业多阶段工作在工序上形成了交叉检查，加强了对错误数据的探测能力。

结语

本文分析总结了无人机倾斜摄影测量的原理和特点，梳理了公路勘察设计中的测绘工作内容，并以某高速公路互通设计项目为例，探讨了无人机摄影测量成果的应用。应用结果表明，无人机倾斜摄影测量成果能基本满足公路勘测设计中的基础测绘、方案优化、经济调查等方面的数据和精度要求，同时还能缩短各阶段的工作时间，减少人力成本，提升工作效率。

参考文献

［1］刘晓东，刘玲．数字测绘成套技术在四川绵茂公路勘察设计中的应用［J］．公路，2012(5):57－60．

［2］王玉鹏．无人机低空遥感影像的应用研究［D］．焦作:河南理工大学，2011．

［3］曹帅帅．无人机倾斜摄影测量三维建模的应用试验研究［D］．昆明:昆明理工大学，2017．

［4］陆国兵．GPS测绘技术在工程测绘中的应用研究［J］．工程建设与设计，2019，67(4):275－276．

［5］周国志．公路工程勘察设计中现代测绘技术的应用［J］．黑龙江交通科技，2020，43(5):37，3.