航空攝影測量在公路航測中的應用

發布日期：2018-05-29 00:00 瀏覽量：16505

　　1、公路航測的作業過程

　　1.1準備工作

　　(1)航攝范圍的確定

　　對公路航測來說，首先是根據計劃書的要求，收集路線所經過地區的有關地理、水文、地質、氣象及該區域經濟發展、規劃等資料，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，連續布設若干個首尾相接的航攝分區覆蓋整個路線方案走廊，且各航攝分區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范圍一條基線以上，保證分區接頭部位的搭接寬度，避免產生漏洞。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%)

　　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Ｒ及每條航帶的像片數n可有下式求得。

　　Ｒ=Ly/D+1

　　n=Lx/B+3

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

　　1.2攝影工作

　　攝影時飛機要按使用單位提出的航帶數、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外業工作外業(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，它是根據設計好的點位范圍，按照規范中對點位的要求，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調繪。一般調繪是在野外用像片和實地對照，按規定符號將地物和地貌用鉛筆細致、準確地繪在像片上。專業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內業工作

　　常規的航測內業工作包括電算加密、立體測圖、底圖清繪整飾、曬印等。根據地形的差異和用圖要求的不同，測圖方法也不盡相同。常規的測圖方法有: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。全數字化測圖(也稱數字攝影測量)作為一種更為先進的攝影測量方法，目前也已經在實際測圖生產中的到應用。由于目前數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、陡峭地形、影像質量極差或云層遮蓋地區，特別是對地物的識別和植被的處理仍需人工協助，所以在實際測圖生產中，全數字化測圖系統主要快速解決地形部分的數據采集問題，而在地物、植被和各種隱蔽區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、航測數據采集與公路測設一體化

　　2.1傳統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)和設計(內業)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字化儀采集地形數據進行初步設計;施工圖設計階段，則根據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。傳統的測設方法，外業、內業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，這種傳統的數據采集方式，中間環節多、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，按常規的作法就必須重新做一次數據采集工作，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。傳統的公路測設方法已嚴重地制約了公路CAD的發展和完善，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，公路測設中的內業設計部分已有很大改善。但嚴格地說，這種外業、內業相互脫節的設計方式，相當于在設計方案已經確定，外業測量已經完成的情況下，用計算機完成其內業計算與出圖的工作，未從根本上解決公路測設所存在的問題。

　　2.2基于航測數模技術的公路測設一體化系統

　　公路勘察的數據采集與處理，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，主要是要解決數據的有效、準確地獲取，這取決于測量高新技術及新設備的應用。對數據處理而言，主要取決于數據地面模型的應用，取決于數據地面模型系統的成熟和完善。數字地面模型作為聯接野外勘測(數據采集)和內業設計(CAD系統)之間的紐帶和橋梁，在公路測設一體化系統中起著至關重要的作用。

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

　　航測數模技術在公路測設中的應用，是將航測、數模與路線CAD緊密結合成一個有機的整體，形成覆蓋數據采集與處理、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。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據建立數字地面模型，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，便可由數模快速內插出該路線的縱、橫斷面的地面線數據，配合路線CAD系統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勢，每變動路線平面線形，系統便可快速完成設計，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據采集的情況下，比較所有可能的平面線形，并通過直接由數字地面模型與路線設計成果自動產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、道路與地形環境的配合與協調等多角度全面、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

　　傳統的公路實地選線設計方法手段落后，勞動強度大，生產效率低，已無法適應當前和今后我國公路建設發展的需要，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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