測繪高新技術在公路工程勘測中的應用

李松 向榮榮

摘要：隨著近年來國民經濟的飛速發展，國內公路工程的建設也突飛猛進，傳統公路勘測技術已經越來越難以滿足實際的工程需要。本文重點介紹近幾年發展起來的測繪高新技術在公路工程勘測中的實際應用，并總結其應用優勢和應用前景。

關鍵詞：公路工程勘測；測繪高新技術；實際應用

一、前言

近年來，國家的經濟建設如火如荼地開展，公路行業的發展也迎來了新的機遇期。伴隨著經濟的快速發展，測繪行業高新技術發展迅速并且取得了很大的突破，航空攝影新技術、三維建模技術、衛星影像成圖技術、激光雷達技術、星站差分技術、CORS與千尋技術等測量高新技術已經開始在公路工程勘測中發揮重要作用，克服了傳統測量技術方式的缺陷，在外業數據采集、內業數據處理、成果輸出質量及多樣性等方面具有更大的優勢，更廣闊的應用前景。

二、測繪高新技術在公路工程勘測中的應用

1、無人機航空攝影新技術在公路工程勘測中的應用

無人機航空攝影測量技術近年來在測量領域應用廣泛。相對于傳統航空攝影測量[1]，無人機由于其靈活快速、無需人工伴飛操作、低空作業、成本低廉、作業效率高等特點，再加上其獨特的技術優勢，它能夠快速而有效地獲取高分辨率、大比例尺的地形圖數據和4D產品。尤其是傾斜攝影測量技術的發展，它顛覆了一般正射影像只能從垂直角度拍攝的局限性，通過在同一飛行平臺上裝載多臺相機傳感器，同時從垂直、傾斜等多個不同角度采集影像，獲得地面物體更加準確完整的信息與真三維可視化的立體效果。

經過分析總結，無人機傾斜攝影測量技術具有以下主要特點：

（1）反映地物周邊真實信息。相比較于正射影像，傾斜攝影能讓人們從多個不同角度觀察地物，更加真實地反映出地物相關信息，從而彌補正射影像應用的不足；

（2）傾斜影像能夠實現單張影像量測。結合相關軟件的應用，基于成果影像可以直接進行長度、角度、高度、面積、坡度等幾何量的量測；

（3）可采集建筑物側面紋理。由于傾斜攝影同時從垂直和傾斜的角度采集影像，能夠獲取建筑物側面的細致紋理信息，對于城市三維建模而言具有很大優勢。在公路工程設計中，城市地帶有時會設計互通式立交，采用傾斜攝影三維建模為設計提供直觀的參考基礎，提高設計的準確性和降低設計成本。

（4）輸出成果豐富性與多樣性。采用傾斜攝影測量技術，經過三維建模、空中三角測量和立體測圖，不僅能夠提供常規勘測設計需要的數字線劃圖，還能提供DSM、DOM、DEM等不同類型的產品。

（5）作業方式更安全，作業區域更廣泛。它作為一種非接觸測量方式，對于公路工程外業勘測而言，能夠大大地減輕外業工作量，對于一些植被茂密、險俏陡崖、沼澤地等危險和人力難以到達的區域，傾斜攝影測量安全性高，避免外業人員冒險作業，打破傳統測量方式的壁壘，在實際工程中具有明顯的應用優勢。

2、衛星影像成圖技術在公路工程勘測中的應用

常規的公路路線定線方法一般是在獲得地形圖之后，在紙上進行定線，在工期十分緊張的情況就難以按時完成定線任務，尤其對于新疆、西藏等區域廣闊的邊遠地區，很多地方甚至連1：5萬或者1：10萬的地形圖都沒有，這種情況下需要采取其他非常規方法進行勘測設計。運用衛星影像成圖技術，將含有GIS信息的衛星影像數據經過信息提取與處理[2]，建立所需要的數字地面模型，供設計人員進行線路規劃與設計，對于局部敏感和重要位置的線路勘測設計，可按照傳統測繪方式或其他高新測繪技術進行勘測，這可以有效地避免傳統的紙上定線的不足，提高工作效率。伴隨著現在的地理信息數據處理平臺的完善與日臻成熟，利用衛星影像成圖技術，可進行多源數據信息融合，包括國外高精度衛星和國內高分系列衛星影像數據，實現信息高度共享與數據綜合利用，大大提高了衛星影像數據的利用效率，在公路工程勘測中具有重要的應用價值和意義。

3、激光雷達技術在公路工程勘測中的應用

激光雷達技術是遙感測繪領域的一項新興技術[3]，通過對物體的快速掃描，經過點云數據提取與處理，生成高精度的數字高程模型和數字地面模型。激光雷達技術具有獨特的技術優勢，能夠準確而及時地獲取高程數據，采集過程安全簡單、節省人力并且數據精度高，可減少測量外業工作和內業處理時間，大幅提高生產效率[4]。在公路工程勘測設計中，激光雷達技術可用于基礎數據的采集和成圖，獲取地表三維信息，構造高精度的數字地面模型，供初步設計與施工圖設計使用。對于一些測區復雜的地形地質條件，如地下溶洞，采用激光雷達技術具有其他技術所沒有的獨特優勢，在復雜的現場能夠快速地對地下地物進行快速掃描，獲取點云數據從而建立高精度的三維地理與地質模型，作為公路路線規劃與設計的重要的參考基礎和技術依據。

目前國內針對山區植被茂盛地區的地形圖測繪，并沒有比較高效且精度高的測量手段，只能通過傳統人工測量。山區地形崎嶇，測量難度大，風險大，人工測量仍然具有局限性。而衛星影像的分辨率低，且有植被地區，仍然無法穿透植被獲得地表的有效高程。傳統有人機無人機等的航測，也只能獲取的是植被表面的信息，植被茂盛地區，仍然無法有效的得到地表信息，所以利用激光雷達技術勢在必行。

4、三維建模技術在公路工程勘測中的應用

近年來，以contextcapure和photoscan等為代表的三維建模軟件，構造基于影像獲取數據的三維實景模型，將人們從傳統的地形圖平面視角中帶到了真實三維場景中，以三維可視化的全新視角再現了真實地物的表面構造和細致紋理。對于復雜地物與地形而言，常規測量方法和建模手段效率低下、三維可視化程度低，采用三維建模技術，基于傾斜攝影影像數據或者雷達掃描影像數據，構造三維地理信息模型、三維地質模型、三維地理與地質一體化模型，打造多源數據融合的平臺，根據實際需求作個性化開發。在公路工程勘測中，針對于復雜的地形地質如地下溶洞、暗河，考慮對設計線位的影響，需要構建地表或地下的三維地理或地質模型，滿足建設、設計和施工單位對三維模型的需要。

另外，還可以對模型進行二次開發，任意切割橫縱斷面，獲取路線中樁、橫斷面平面坐標及高程。采用三維建模技術還可與BIM設計、大數據及GIS進行融合，減少地面外業工作，降低生產成本，減少成圖和建模時間，提高生產效率。

5、千尋、CORS、星站差分技術在公路工程勘測中的應用

現在很多項目工期緊張，設計方急需獲取1：2000地形圖進行線路規劃，而完成涉密基礎測繪成果審批程序往往需要一月多時間，在這種情況下采用千尋、CORS等技術，可快速的獲取控制點成果，滿足地形圖測量的需求。這期間可辦理利用國家涉密基礎測繪成果事宜。而在西藏、新疆等邊遠地區，工程周邊均無國家控制點，采用星站差分技術，能快速的獲取控制點的坐標。

三、結語

公路勘測技術已不再是單一的學科應用，它隨著信息技術和空間技術的綜合應用而發生重大變革。測繪新技術的應用使公路測設水平和效率顯著提高，生產方式更安全，有效地彌補傳統測繪方式的不足，具有廣闊的應用前景。

參考文獻

[1]耿則勛，張保明，范大昭. 數字攝影測量學[M].北京：測繪出版社，2009：38-46

[2]丁獻龍. 衛星影像圖在公路規劃中的應用[J].測繪技術裝備，2008，10（1）：24-24

[3]喻雄. 機載激光雷達在山區高速公路勘測中的應用[J].測繪通報，2011，（2）：31-32

[4]劉興權，閻曼，楊厚波. 三維激光掃描技術在溶洞探測中的應用[J].測繪工程，2010，19（5）：41-42

（作者單位：中國公路工程咨詢集團有限公司（武漢）勘察分公司）