陳才安

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，信息技術(shù)也步入了一個(gè)飛速發(fā)展的時(shí)代，各項(xiàng)信息技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。其中無人機(jī)航拍在越來越多的領(lǐng)域當(dāng)中發(fā)揮著極大的推動(dòng)作用，象為滿足社會(huì)進(jìn)步與人們?nèi)粘Ｉ畹慕ㄖ枨?，建筑行業(yè)也在積極引入高新技術(shù)，場地土方平整是建筑工程施工的重要基礎(chǔ)，可以按照建設(shè)設(shè)計(jì)相關(guān)要求對(duì)建筑場地的天然地面進(jìn)行改造，保證施工場地的安全性。該文通過簡要闡述無人機(jī)航拍圖生成等高線地形圖的基本流程，并結(jié)合地形圖在場地土方平整中的作用，對(duì)無人機(jī)航拍圖生成等高線地形圖在場地土方平整中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以期為我國未來場地土方平整效率的不斷提升提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)航拍；等高線地形圖；場地土方平整

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

等高線指的是在地形圖上具有相同高程，且相鄰的各點(diǎn)連接而成的閉合曲線，目前我國的部分無人機(jī)能夠直接通過航拍生成等高線地形圖，象大疆的經(jīng)緯M600，在無人機(jī)下方捆綁上具有專業(yè)性能的GPS，并輸入指令，保證其在飛行過程中準(zhǔn)確地完成數(shù)據(jù)采集并通過信號(hào)傳輸，將采集的數(shù)據(jù)導(dǎo)入GM軟件當(dāng)中，進(jìn)而生成等高線地形圖。在進(jìn)行場地土方平整時(shí)需要借鑒等高線地形圖來對(duì)施工現(xiàn)場的各個(gè)點(diǎn)的地形進(jìn)行判斷，進(jìn)而更為科學(xué)、精準(zhǔn)地進(jìn)行土方平整施工。因此，對(duì)無人機(jī)航拍圖生成等高線地形圖在場地土方平整中的應(yīng)用進(jìn)行分析十分重要。

1 等高線地形圖

1.1 等高線的定義及原理

等高線是在地形圖上將高程相等并且相鄰的各個(gè)點(diǎn)連接在一起，形成的一條閉合曲線，并將其垂直投影到一個(gè)水平面上，按照一定的比例將投影縮繪到一張圖紙上。換個(gè)角度來講，我們也可以將等高線看作是不同海拔高度的水平面與實(shí)際地面的交線，海拔將通過在等高線上標(biāo)注數(shù)字的方式來體現(xiàn)。

1.2 等高線的繪制步驟

（1）首先需要對(duì)山頂點(diǎn)、鞍部點(diǎn)、山脊點(diǎn)和山谷線等特征點(diǎn)的坡度進(jìn)行變換點(diǎn)準(zhǔn)備，然后采用極坐標(biāo)法或交會(huì)法對(duì)圖紙上特征點(diǎn)的平面位置進(jìn)行測定，同時(shí)使用小點(diǎn)來進(jìn)行測定標(biāo)記，在此需要強(qiáng)調(diào)的是需要在小點(diǎn)旁進(jìn)行高程數(shù)據(jù)的標(biāo)注。

（2）在進(jìn)行地形特征點(diǎn)的測定之后，切記要在進(jìn)行等高線的繪制之前完成地性線連接。地性線的連接通常是山脊線以實(shí)線進(jìn)行連接，山谷線用虛線連接，而且要保證測定與繪制同時(shí)進(jìn)行，隨著碎部點(diǎn)的陸續(xù)測定，保證隨時(shí)能夠連接地性線。

（3）在進(jìn)行完地性線的連接步驟之后，首先需要在同一坡度的兩相鄰點(diǎn)之間，內(nèi)插出每整米高程的等高線通過點(diǎn)，進(jìn)而根據(jù)相關(guān)特征將相等高程的點(diǎn)連接起來形成等高線。

2 無人機(jī)航拍生成等高線地形圖的基本需求

要想通過無人機(jī)航拍的方式獲得等高線地形圖，需要滿足以下2個(gè)方面的需求：首先是硬件需求，配備具有專業(yè)性能的GPS的無人機(jī)，同時(shí)為防止地形復(fù)雜、拍攝時(shí)間過長須準(zhǔn)備充足電量的電池；其次是軟件需求，目前市場上常見的軟件包括航線規(guī)劃軟件、地圖拼接軟件以及等高線地形圖生成軟件。其中大疆發(fā)布有iPad地面站DJI GS Pro可直接使用，除此之外在安卓系統(tǒng)上測試了多家公司的軟件，有些是要云處理的，成果需付費(fèi)。最為常見的是安卓平臺(tái)航線規(guī)劃軟件Pix4Dcapture，支持根據(jù)縱向重疊率，側(cè)向重疊率自動(dòng)規(guī)劃航線，任務(wù)續(xù)接，速度、高度調(diào)節(jié)，支持精靈全系列；支持航拍圖拼接的軟件很多，大多需要收費(fèi)或云端處理，按成果收費(fèi)，象Pix4Dmapper。常見的拼接軟件是Agisoft PhotoScan，在本機(jī)處理生成正射影像圖和數(shù)字高程模型。同時(shí)也得到3D地形圖，可以導(dǎo)出三維地形圖為PDF格式的文件用于展示。坐標(biāo)系統(tǒng)可設(shè)置為80坐標(biāo)系；針對(duì)等高線地形圖生成軟件，市面上GIS軟件有很多，有的軟件硬件配置要求高，有的軟件費(fèi)用高，根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)，可使用GlobalMapper14或GlobalMapper18版等配置要求低、價(jià)格便宜的軟件，生成等高線，導(dǎo)出為CAD的DWG格式。

3 無人機(jī)航拍生成等高線地形圖在場地土方平整中的具體應(yīng)用

3.1 等高線地形圖與實(shí)際地形的對(duì)應(yīng)關(guān)系

（1）當(dāng)?shù)雀呔€閉合，且等高線數(shù)值顯示為中間高四周低時(shí)，判定為山頂。

（2）2個(gè)山頂之間相對(duì)低洼的位置判定為鞍部。

（3）當(dāng)?shù)雀呔€閉合，且等高線數(shù)值顯示為中間低四周高時(shí)，判定為盆地。

（4）等高線向海拔低處凸為山脊；相反，等高線向海拔高處凸為山谷。

（5）海拔不同的等高線重合時(shí)則判定為陡崖，等高線密集程度與陡緩程度相關(guān)，越密集則表示坡越陡。

3.2 利用等高線對(duì)各點(diǎn)地形進(jìn)行判斷的依據(jù)

等高線的特性主要有2個(gè)方面，首先是針對(duì)位于同一等高線上的地面點(diǎn)，其海拔高度顯示為同一數(shù)據(jù)；其次是在同一張等高線地形圖內(nèi)，不同高程的等高線呈現(xiàn)相交狀態(tài)只可能是懸崖地形。在此需要強(qiáng)調(diào)的是，當(dāng)在等高線上使用數(shù)字標(biāo)注的形式來表現(xiàn)實(shí)際地形海拔高度時(shí)，可以按照作用的差異來將等高線分為首曲線、計(jì)曲線、間曲線與助曲線這4種基本類型。下面對(duì)這4種等高線進(jìn)行詳細(xì)介紹：

（1）首曲線（基本等高線）：按規(guī)定以細(xì)實(shí)線的形式來進(jìn)行等高距測繪，保證能夠?qū)Φ孛驳幕拘螒B(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確反映。

（2）計(jì)曲線（加粗等高線）：以明確規(guī)定的高程起算面為基準(zhǔn)，為了便于進(jìn)行高程的判讀和計(jì)算，需要我們每隔5個(gè)等高距將首曲線加粗為一條粗實(shí)線。

（3）間曲線（半距等高線）：為了更好地體現(xiàn)首曲線不能顯示的某段微型地貌，需要按1/2等高距描繪的細(xì)長虛線。

（4）助曲線（輔助等高線）：間曲線和助曲線只用于顯示局部地區(qū)的地貌，因此除顯示山頂和凹地各自閉合外，其他一般都不閉合。

3.3 等高線圖在場地土方平整中的應(yīng)用

由于在進(jìn)行施工現(xiàn)場的場地土方平整時(shí)需要對(duì)全場地形進(jìn)行改變，通常通過挖和填的方式，但挖和填的地形具有較強(qiáng)的不規(guī)則性，據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，我國現(xiàn)階段的建筑施工企業(yè)普遍使用方格網(wǎng)方法將其分塊進(jìn)行計(jì)算并解決。在實(shí)際開展場地土方平整之前，我們需要做好諸多準(zhǔn)備工作，象清除場地內(nèi)所有地上、地下障礙物一級(jí)地面積水等。在進(jìn)行場地設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)需要遵循一下幾個(gè)原則：

（1）以總平面設(shè)計(jì)的要求為基準(zhǔn)，與實(shí)際施工過程中場外工程設(shè)施的標(biāo)高相協(xié)調(diào)，進(jìn)而對(duì)挖填平衡進(jìn)行考慮，采取以挖作填的方式。

（2）當(dāng)出現(xiàn)挖方少于填方的情況時(shí)，我們需要對(duì)土方的來源進(jìn)行考慮；當(dāng)出現(xiàn)挖方多于填方的情況時(shí)，則要考慮棄土堆場。

（3）場地設(shè)計(jì)標(biāo)高一定要相對(duì)區(qū)域最高洪水位有超出的部分，而在嚴(yán)寒地區(qū)，還需要保證場地的最高地下水位應(yīng)在土壤凍結(jié)深度以下。

4 結(jié)語

綜上所述，我國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了由無人機(jī)航拍來直接生成等高線地形圖，其相比于傳統(tǒng)的等高線地形圖繪制方式來講，具有更高的準(zhǔn)確性和科學(xué)依據(jù)。將無人機(jī)航拍生成的等高線地形圖應(yīng)用到建筑領(lǐng)域的場地土方平整當(dāng)中去，可以為相關(guān)人員對(duì)施工現(xiàn)場的地形判斷，提供更準(zhǔn)確和更有說服力的依據(jù)，進(jìn)而保證按照建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行場地地形改變的質(zhì)量和效率。但在其發(fā)展過程中仍存在一定的限制因素，需要我們不斷加強(qiáng)對(duì)該方面的探索和研究，致力于不斷提升無人航拍生成等高線地形圖的準(zhǔn)確性和效率。

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