李松 向榮榮

摘要：隨著近年來國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，國內(nèi)公路工程的建設(shè)也突飛猛進，傳統(tǒng)公路勘測技術(shù)已經(jīng)越來越難以滿足實際的工程需要。本文重點介紹近幾年發(fā)展起來的測繪高新技術(shù)在公路工程勘測中的實際應(yīng)用，并總結(jié)其應(yīng)用優(yōu)勢和應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：公路工程勘測；測繪高新技術(shù)；實際應(yīng)用

一、前言

近年來，國家的經(jīng)濟建設(shè)如火如荼地開展，公路行業(yè)的發(fā)展也迎來了新的機遇期。伴隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，測繪行業(yè)高新技術(shù)發(fā)展迅速并且取得了很大的突破，航空攝影新技術(shù)、三維建模技術(shù)、衛(wèi)星影像成圖技術(shù)、激光雷達技術(shù)、星站差分技術(shù)、CORS與千尋技術(shù)等測量高新技術(shù)已經(jīng)開始在公路工程勘測中發(fā)揮重要作用，克服了傳統(tǒng)測量技術(shù)方式的缺陷，在外業(yè)數(shù)據(jù)采集、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理、成果輸出質(zhì)量及多樣性等方面具有更大的優(yōu)勢，更廣闊的應(yīng)用前景。

二、測繪高新技術(shù)在公路工程勘測中的應(yīng)用

1、無人機航空攝影新技術(shù)在公路工程勘測中的應(yīng)用

無人機航空攝影測量技術(shù)近年來在測量領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。相對于傳統(tǒng)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(yè)、成本低廉、作業(yè)效率高等特點，再加上其獨特的技術(shù)優(yōu)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(shù)據(jù)和4D產(chǎn)品。尤其是傾斜攝影測量技術(shù)的發(fā)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(zhǔn)確完整的信息與真三維可視化的立體效果。

經(jīng)過分析總結(jié)，無人機傾斜攝影測量技術(shù)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(guān)信息，從而彌補正射影像應(yīng)用的不足；

（2）傾斜影像能夠?qū)崿F(xiàn)單張影像量測。結(jié)合相關(guān)軟件的應(yīng)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(cè)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(cè)面的細(xì)致紋理信息，對于城市三維建模而言具有很大優(yōu)勢。在公路工程設(shè)計中，城市地帶有時會設(shè)計互通式立交，采用傾斜攝影三維建模為設(shè)計提供直觀的參考基礎(chǔ)，提高設(shè)計的準(zhǔn)確性和降低設(shè)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(shù)，經(jīng)過三維建模、空中三角測量和立體測圖，不僅能夠提供常規(guī)勘測設(shè)計需要的數(shù)字線劃圖，還能提供DSM、DOM、DEM等不同類型的產(chǎn)品。

（5）作業(yè)方式更安全，作業(yè)區(qū)域更廣泛。它作為一種非接觸測量方式，對于公路工程外業(yè)勘測而言，能夠大大地減輕外業(yè)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(qū)域，傾斜攝影測量安全性高，避免外業(yè)人員冒險作業(yè)，打破傳統(tǒng)測量方式的壁壘，在實際工程中具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。

2、衛(wèi)星影像成圖技術(shù)在公路工程勘測中的應(yīng)用

常規(guī)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(wù)，尤其對于新疆、西藏等區(qū)域廣闊的邊遠(yuǎn)地區(qū)，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(guī)方法進行勘測設(shè)計。運用衛(wèi)星影像成圖技術(shù)，將含有GIS信息的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)經(jīng)過信息提取與處理[2]，建立所需要的數(shù)字地面模型，供設(shè)計人員進行線路規(guī)劃與設(shè)計，對于局部敏感和重要位置的線路勘測設(shè)計，可按照傳統(tǒng)測繪方式或其他高新測繪技術(shù)進行勘測，這可以有效地避免傳統(tǒng)的紙上定線的不足，提高工作效率。伴隨著現(xiàn)在的地理信息數(shù)據(jù)處理平臺的完善與日臻成熟，利用衛(wèi)星影像成圖技術(shù)，可進行多源數(shù)據(jù)信息融合，包括國外高精度衛(wèi)星和國內(nèi)高分系列衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，實現(xiàn)信息高度共享與數(shù)據(jù)綜合利用，大大提高了衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的利用效率，在公路工程勘測中具有重要的應(yīng)用價值和意義。

3、激光雷達技術(shù)在公路工程勘測中的應(yīng)用

激光雷達技術(shù)是遙感測繪領(lǐng)域的一項新興技術(shù)[3]，通過對物體的快速掃描，經(jīng)過點云數(shù)據(jù)提取與處理，生成高精度的數(shù)字高程模型和數(shù)字地面模型。激光雷達技術(shù)具有獨特的技術(shù)優(yōu)勢，能夠準(zhǔn)確而及時地獲取高程數(shù)據(jù)，采集過程安全簡單、節(jié)省人力并且數(shù)據(jù)精度高，可減少測量外業(yè)工作和內(nèi)業(yè)處理時間，大幅提高生產(chǎn)效率[4]。在公路工程勘測設(shè)計中，激光雷達技術(shù)可用于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集和成圖，獲取地表三維信息，構(gòu)造高精度的數(shù)字地面模型，供初步設(shè)計與施工圖設(shè)計使用。對于一些測區(qū)復(fù)雜的地形地質(zhì)條件，如地下溶洞，采用激光雷達技術(shù)具有其他技術(shù)所沒有的獨特優(yōu)勢，在復(fù)雜的現(xiàn)場能夠快速地對地下地物進行快速掃描，獲取點云數(shù)據(jù)從而建立高精度的三維地理與地質(zhì)模型，作為公路路線規(guī)劃與設(shè)計的重要的參考基礎(chǔ)和技術(shù)依據(jù)。

目前國內(nèi)針對山區(qū)植被茂盛地區(qū)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(tǒng)人工測量。山區(qū)地形崎嶇，測量難度大，風(fēng)險大，人工測量仍然具有局限性。而衛(wèi)星影像的分辨率低，且有植被地區(qū)，仍然無法穿透植被獲得地表的有效高程。傳統(tǒng)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(qū)，仍然無法有效的得到地表信息，所以利用激光雷達技術(shù)勢在必行。

4、三維建模技術(shù)在公路工程勘測中的應(yīng)用

近年來，以contextcapure和photoscan等為代表的三維建模軟件，構(gòu)造基于影像獲取數(shù)據(jù)的三維實景模型，將人們從傳統(tǒng)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(xiàn)了真實地物的表面構(gòu)造和細(xì)致紋理。對于復(fù)雜地物與地形而言，常規(guī)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(shù)，基于傾斜攝影影像數(shù)據(jù)或者雷達掃描影像數(shù)據(jù)，構(gòu)造三維地理信息模型、三維地質(zhì)模型、三維地理與地質(zhì)一體化模型，打造多源數(shù)據(jù)融合的平臺，根據(jù)實際需求作個性化開發(fā)。在公路工程勘測中，針對于復(fù)雜的地形地質(zhì)如地下溶洞、暗河，考慮對設(shè)計線位的影響，需要構(gòu)建地表或地下的三維地理或地質(zhì)模型，滿足建設(shè)、設(shè)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(fā)，任意切割橫縱斷面，獲取路線中樁、橫斷面平面坐標(biāo)及高程。采用三維建模技術(shù)還可與BIM設(shè)計、大數(shù)據(jù)及GIS進行融合，減少地面外業(yè)工作，降低生產(chǎn)成本，減少成圖和建模時間，提高生產(chǎn)效率。

5、千尋、CORS、星站差分技術(shù)在公路工程勘測中的應(yīng)用

現(xiàn)在很多項目工期緊張，設(shè)計方急需獲取1：2000地形圖進行線路規(guī)劃，而完成涉密基礎(chǔ)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(shù)，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(chǔ)測繪成果事宜。而在西藏、新疆等邊遠(yuǎn)地區(qū)，工程周邊均無國家控制點，采用星站差分技術(shù)，能快速的獲取控制點的坐標(biāo)。

三、結(jié)語

公路勘測技術(shù)已不再是單一的學(xué)科應(yīng)用，它隨著信息技術(shù)和空間技術(shù)的綜合應(yīng)用而發(fā)生重大變革。測繪新技術(shù)的應(yīng)用使公路測設(shè)水平和效率顯著提高，生產(chǎn)方式更安全，有效地彌補傳統(tǒng)測繪方式的不足，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻

[1]耿則勛，張保明，范大昭. 數(shù)字?jǐn)z影測量學(xué)[M].北京：測繪出版社，2009：38-46

[2]丁獻龍. 衛(wèi)星影像圖在公路規(guī)劃中的應(yīng)用[J].測繪技術(shù)裝備，2008，10（1）：24-24

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

[4]劉興權(quán)，閻曼，楊厚波. 三維激光掃描技術(shù)在溶洞探測中的應(yīng)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）