航空攝影測量在公路航測中的應用

發(fā)布日期：2018-05-29 00:00 瀏覽量：11383

　　1、公路航測的作業(yè)過程

　　1.1準備工作

　　(1)航攝范圍的確定

　　對公路航測來說，首先是根據(jù)計劃書的要求，收集路線所經(jīng)過地區(qū)的有關地理、水文、地質、氣象及該區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展、規(guī)劃等資料，結合1∶50000或1∶100000的小比例尺地形圖進行認真的方案比選，確定路線方案，從而確定路線方案走廊。路線方案確定之后，根據(jù)路線方案走廊，在地形圖上確定出測圖范圍和攝影范圍。公路路線的航攝范圍以路線方案線(含各比較方案線)控制，兩側各超出方案線的距離應大于500 m，當給出路線方案走廊范圍時，兩側各超出走廊帶的距離應大于300 m，以保證成圖質量并防止造成漏測現(xiàn)象，并為方案比選需擴充成圖范圍而留有余地。

　　(2)航帶設計

　　公路航測的航帶設計，一般以路線走向為導向，連續(xù)布設若干個首尾相接的航攝分區(qū)覆蓋整個路線方案走廊，且各航攝分區(qū)的設置盡可能選單航帶攝影。當路線彎曲過大或遇到需加大攝影寬度的地段(如大橋、特大橋、大型互通式立交、多方案密集分布等)時，才布設多航帶攝影。沿路線走廊的縱向覆蓋，要求航帶兩端各超出分區(qū)范圍一條基線以上，保證分區(qū)接頭部位的搭接寬度，避免產(chǎn)生漏洞。路線走廊的橫向覆蓋，應盡量滿足設計要求，航跡線偏移應小于像幅的10%。這是對飛行時航跡線偏移提出的比較嚴格的要求，以保證路線走廊帶范圍完全包含在像片的有效范圍之內。各個測段及航帶一旦確定，根據(jù)攝影比例尺及航向、旁向重疊度的要求，可確定攝影基線(同一條航線相鄰攝站間的距離)和航線間隔(相鄰航線之間的距離)，如下式。

　　B=m*l(1－h(huán)%)

　　D=m*l(1－p%)

　　式中B―――航攝基線;

　　D―――航線間隔;

　　l―――像幅邊長;

　　h%―――航向重疊度;

　　p%―――旁向重疊度。

　　對于多航帶設計的測段，其航帶數(shù)Ｒ及每條航帶的像片數(shù)n可有下式求得。

　?。?Ly/D+1

　　n=Lx/B+3

　　式中Lx―――測段長;Ly―――測段寬;1和3為常數(shù)，考慮像片重疊的加數(shù)。

　　1.2攝影工作

　　攝影時飛機要按使用單位提出的航帶數(shù)、攝影寬度、航高、像幅以及對像片的要求(重疊度、傾角、偏角、航線彎曲等)進行攝影。

　　1.3外業(yè)工作外業(yè)(外控)測量的內容包括:點位選刺、像片調繪、導線測量和水準測量。點位選刺也就是所謂刺點，它是根據(jù)設計好的點位范圍，按照規(guī)范中對點位的要求，將實地的明顯位置，準確地刺到像片上，并在像片背后繪上示意圖和加注簡單說明。像片調繪分為一般調繪和專業(yè)調繪。一般調繪是在野外用像片和實地對照，按規(guī)定符號將地物和地貌用鉛筆細致、準確地繪在像片上。專業(yè)調繪是在野外搜集及記錄有關公路設計所需的水文、地質、材料等資料。

　　1.4內業(yè)工作

　　常規(guī)的航測內業(yè)工作包括電算加密、立體測圖、底圖清繪整飾、曬印等。根據(jù)地形的差異和用圖要求的不同，測圖方法也不盡相同。常規(guī)的測圖方法有:多倍儀測圖、立體量測儀測圖、精密立體測圖儀、解析測圖儀測圖，還有用糾正的影像平面圖。全數(shù)字化測圖(也稱數(shù)字攝影測量)作為一種更為先進的攝影測量方法，目前也已經(jīng)在實際測圖生產(chǎn)中的到應用。由于目前數(shù)字攝影測量自動化的相關技術還不能完全代替人眼的立體觀察，在隱蔽地區(qū)、陡峭地形、影像質量極差或云層遮蓋地區(qū)，特別是對地物的識別和植被的處理仍需人工協(xié)助，所以在實際測圖生產(chǎn)中，全數(shù)字化測圖系統(tǒng)主要快速解決地形部分的數(shù)據(jù)采集問題，而在地物、植被和各種隱蔽區(qū)域則由人工借助液晶立體眼鏡及手輪和腳盤，通過對計算機屏幕上建立的三維模型進行測量，采用模擬測圖的方法解決這些問題，完成測圖工作。

　　2、航測數(shù)據(jù)采集與公路測設一體化

　　2.1傳統(tǒng)公路測設方法存在的問題

　　按公路設計過程劃分，公路測設分為勘測(外業(yè))和設計(內業(yè))兩大部分。長期以來，公路測設主要采用模擬圖解的方法測繪大比例尺地形圖，然后從圖中讀取或用數(shù)字化儀采集地形數(shù)據(jù)進行初步設計;施工圖設計階段，則根據(jù)初步設計中已定好的平面線形，通過野外實測路線縱、橫斷面高程進行設計。傳統(tǒng)的測設方法，外業(yè)、內業(yè)這兩部分被分割成有一定關系的兩個相互獨立的設計過程，這主要帶來兩方面的問題:一方面，這種傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式，中間環(huán)節(jié)多、精度損失大、出錯率高、效率低、費時費力，往往是影響設計周期的重要因素;另一方面，公路建設質量的好壞、投資多少、效益高低主要取決于設計方案的優(yōu)劣。最佳路線方案是必須通過大量的方案比選才能得到的，由于每變動一次路線方案，按常規(guī)的作法就必須重新做一次數(shù)據(jù)采集工作，因此很難做到同等設計深度的、真正的多方案比選，因此也很難以得到最佳設計方案。傳統(tǒng)的公路測設方法已嚴重地制約了公路CAD的發(fā)展和完善，影響了公路設計水平和效益的提高。目前，由于CAD普及率以及計算機出圖率較高，公路測設中的內業(yè)設計部分已有很大改善。但嚴格地說，這種外業(yè)、內業(yè)相互脫節(jié)的設計方式，相當于在設計方案已經(jīng)確定，外業(yè)測量已經(jīng)完成的情況下，用計算機完成其內業(yè)計算與出圖的工作，未從根本上解決公路測設所存在的問題。

　　2.2基于航測數(shù)模技術的公路測設一體化系統(tǒng)

　　公路勘察的數(shù)據(jù)采集與處理，是構成公路測設一體化的重要基礎。要解決公路勘察方面的問題，從技術方面而言，主要是要解決數(shù)據(jù)的有效、準確地獲取，這取決于測量高新技術及新設備的應用。對數(shù)據(jù)處理而言，主要取決于數(shù)據(jù)地面模型的應用，取決于數(shù)據(jù)地面模型系統(tǒng)的成熟和完善。數(shù)字地面模型作為聯(lián)接野外勘測(數(shù)據(jù)采集)和內業(yè)設計(CAD系統(tǒng))之間的紐帶和橋梁，在公路測設一體化系統(tǒng)中起著至關重要的作用。

　　采用航測手段采集的地形原始數(shù)據(jù)是進行路線設計的基本數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)質量的好壞，精度的高低，直接影響到設計成果的質量，也是影響航測數(shù)模技術用于公路路線施工圖設計的關鍵所在。在地形數(shù)目有效獲取的基礎上建立沿公路走向的帶狀數(shù)字地面模型，從而可快速、準確地為公路設計提供所需的一切地形資料。

　　航測數(shù)模技術在公路測設中的應用，是將航測、數(shù)模與路線CAD緊密結合成一個有機的整體，形成覆蓋數(shù)據(jù)采集與處理、路線初步設計、路線施工圖設計到輸出設計文件的路線設計全過程的一體化系統(tǒng)。其主要目的就是充分利用航測成圖時可附帶記錄的地形圖測圖數(shù)據(jù)建立數(shù)字地面模型，進行公路初步設計和施工圖設計，以盡可能減少野外測量工作，提高設計效率和設計質量。在沿公路走向的帶狀數(shù)字地面模型建立的基礎上，只要路線的平面線形一確定，便可由數(shù)模快速內插出該路線的縱、橫斷面的地面線數(shù)據(jù)，配合路線CAD系統(tǒng)快速完成該路線的設計。在初步設計階段，路線多方案比選是一項重要任務，按常規(guī)的方法設計，當路線方案變動時，必須重新做從地形圖上讀取縱橫斷面地面線的工作，工作量大，設計周期長，設計費用增高，因而很難實現(xiàn)真正的多方案比選。在這方面，公路測設一體化設計方法具有明顯的優(yōu)勢，每變動路線平面線形，系統(tǒng)便可快速完成設計，而且完成的每個設計，均是同精度、同深度的。它可使設計人員在不須重新作數(shù)據(jù)采集的情況下，比較所有可能的平面線形，并通過直接由數(shù)字地面模型與路線設計成果自動產(chǎn)生的帶地面景觀的三維道路工程模型，能準確、客觀地反映道路修建后的真實情況，設計人員可通過從線形設計指標、工程量大小、線形景觀、道路與地形環(huán)境的配合與協(xié)調等多角度全面、客觀評價路線設計成果，從而找出最佳設計方案。這對工程費用的降低，設計周期的縮短，設計質量的提高具有重要的意義。

　　結束語

　　傳統(tǒng)的公路實地選線設計方法手段落后，勞動強度大，生產(chǎn)效率低，已無法適應當前和今后我國公路建設發(fā)展的需要，有必要利用新技術予以改造和武裝。利用航空攝影測量技術勘測公路是公路勘測現(xiàn)代化的方法之一，它對加快測設速度、提高測設質量、革新測設手段是一種行之有效的勘測方法。

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