航空攝影測量在公路航測中的應(yīng)用

發(fā)布日期：2018-05-29 00:00 瀏覽量：13651

　　1、公路航測的作業(yè)過程

　　1.1準(zhǔn)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(jì)劃書的要求，收集路線所經(jīng)過地區(qū)的有關(guān)地理、水文、地質(zhì)、氣象及該區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、規(guī)劃等資料，結(jié)合1∶50000或1∶100000的小比例尺地形圖進(jìn)行認(rèn)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(cè)各超出方案線的距離應(yīng)大于500 m，當(dāng)給出路線方案走廊范圍時，兩側(cè)各超出走廊帶的距離應(yīng)大于300 m，以保證成圖質(zhì)量并防止造成漏測現(xiàn)象，并為方案比選需擴(kuò)充成圖范圍而留有余地。

　　(2)航帶設(shè)計(jì)

　　公路航測的航帶設(shè)計(jì)，一般以路線走向?yàn)閷?dǎo)向，連續(xù)布設(shè)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(shè)置盡可能選單航帶攝影。當(dāng)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(shè)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(yīng)盡量滿足設(shè)計(jì)要求，航跡線偏移應(yīng)小于像幅的10%。這是對飛行時航跡線偏移提出的比較嚴(yán)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(nèi)。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(shè)計(jì)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(jī)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(jìn)行攝影。

　　1.3外業(yè)工作外業(yè)(外控)測量的內(nèi)容包括:點(diǎn)位選刺、像片調(diào)繪、導(dǎo)線測量和水準(zhǔn)測量。點(diǎn)位選刺也就是所謂刺點(diǎn)，它是根據(jù)設(shè)計(jì)好的點(diǎn)位范圍，按照規(guī)范中對點(diǎn)位的要求，將實(shí)地的明顯位置，準(zhǔn)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(diào)繪分為一般調(diào)繪和專業(yè)調(diào)繪。一般調(diào)繪是在野外用像片和實(shí)地對照，按規(guī)定符號將地物和地貌用鉛筆細(xì)致、準(zhǔn)確地繪在像片上。專業(yè)調(diào)繪是在野外搜集及記錄有關(guān)公路設(shè)計(jì)所需的水文、地質(zhì)、材料等資料。

　　1.4內(nèi)業(yè)工作

　　常規(guī)的航測內(nèi)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(jìn)的攝影測量方法，目前也已經(jīng)在實(shí)際測圖生產(chǎn)中的到應(yīng)用。由于目前數(shù)字攝影測量自動化的相關(guān)技術(shù)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(zhì)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(shí)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(jì)算機(jī)屏幕上建立的三維模型進(jìn)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(shè)一體化

　　2.1傳統(tǒng)公路測設(shè)方法存在的問題

　　按公路設(shè)計(jì)過程劃分，公路測設(shè)分為勘測(外業(yè))和設(shè)計(jì)(內(nèi)業(yè))兩大部分。長期以來，公路測設(shè)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(jìn)行初步設(shè)計(jì);施工圖設(shè)計(jì)階段，則根據(jù)初步設(shè)計(jì)中已定好的平面線形，通過野外實(shí)測路線縱、橫斷面高程進(jìn)行設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的測設(shè)方法，外業(yè)、內(nèi)業(yè)這兩部分被分割成有一定關(guān)系的兩個相互獨(dú)立的設(shè)計(jì)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(fèi)時費(fèi)力，往往是影響設(shè)計(jì)周期的重要因素;另一方面，公路建設(shè)質(zhì)量的好壞、投資多少、效益高低主要取決于設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)深度的、真正的多方案比選，因此也很難以得到最佳設(shè)計(jì)方案。傳統(tǒng)的公路測設(shè)方法已嚴(yán)重地制約了公路CAD的發(fā)展和完善，影響了公路設(shè)計(jì)水平和效益的提高。目前，由于CAD普及率以及計(jì)算機(jī)出圖率較高，公路測設(shè)中的內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)部分已有很大改善。但嚴(yán)格地說，這種外業(yè)、內(nèi)業(yè)相互脫節(jié)的設(shè)計(jì)方式，相當(dāng)于在設(shè)計(jì)方案已經(jīng)確定，外業(yè)測量已經(jīng)完成的情況下，用計(jì)算機(jī)完成其內(nèi)業(yè)計(jì)算與出圖的工作，未從根本上解決公路測設(shè)所存在的問題。

　　2.2基于航測數(shù)模技術(shù)的公路測設(shè)一體化系統(tǒng)

　　公路勘察的數(shù)據(jù)采集與處理，是構(gòu)成公路測設(shè)一體化的重要基礎(chǔ)。要解決公路勘察方面的問題，從技術(shù)方面而言，主要是要解決數(shù)據(jù)的有效、準(zhǔn)確地獲取，這取決于測量高新技術(shù)及新設(shè)備的應(yīng)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(yīng)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(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)(CAD系統(tǒng))之間的紐帶和橋梁，在公路測設(shè)一體化系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。

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

　　航測數(shù)模技術(shù)在公路測設(shè)中的應(yīng)用，是將航測、數(shù)模與路線CAD緊密結(jié)合成一個有機(jī)的整體，形成覆蓋數(shù)據(jù)采集與處理、路線初步設(shè)計(jì)、路線施工圖設(shè)計(jì)到輸出設(shè)計(jì)文件的路線設(shè)計(jì)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(jìn)行公路初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)，以盡可能減少野外測量工作，提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。在沿公路走向的帶狀數(shù)字地面模型建立的基礎(chǔ)上，只要路線的平面線形一確定，便可由數(shù)模快速內(nèi)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(shè)計(jì)。在初步設(shè)計(jì)階段，路線多方案比選是一項(xiàng)重要任務(wù)，按常規(guī)的方法設(shè)計(jì)，當(dāng)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(shè)計(jì)周期長，設(shè)計(jì)費(fèi)用增高，因而很難實(shí)現(xiàn)真正的多方案比選。在這方面，公路測設(shè)一體化設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，而且完成的每個設(shè)計(jì)，均是同精度、同深度的。它可使設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)成果自動產(chǎn)生的帶地面景觀的三維道路工程模型，能準(zhǔn)確、客觀地反映道路修建后的真實(shí)情況，設(shè)計(jì)人員可通過從線形設(shè)計(jì)指標(biāo)、工程量大小、線形景觀、道路與地形環(huán)境的配合與協(xié)調(diào)等多角度全面、客觀評價(jià)路線設(shè)計(jì)成果，從而找出最佳設(shè)計(jì)方案。這對工程費(fèi)用的降低，設(shè)計(jì)周期的縮短，設(shè)計(jì)質(zhì)量的提高具有重要的意義。

　　結(jié)束語

　　傳統(tǒng)的公路實(shí)地選線設(shè)計(jì)方法手段落后，勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，已無法適應(yīng)當(dāng)前和今后我國公路建設(shè)發(fā)展的需要，有必要利用新技術(shù)予以改造和武裝。利用航空攝影測量技術(shù)勘測公路是公路勘測現(xiàn)代化的方法之一，它對加快測設(shè)速度、提高測設(shè)質(zhì)量、革新測設(shè)手段是一種行之有效的勘測方法。

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