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航空摄影测量在公路航测中的应用

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2018-05-29

  1、公路航测的作业过程

  1.1准备工作

  (1)航摄范围的确定

  对公路航测来说,首先是根据计划书的要求,收集路线所经过地区的有关地理、水文、地质、气象及该区域经济发展、规划等资料,结合1∶50000或1∶100000的小比例尺地形图进行认真的方案比选,确定路线方案,从而确定路线方案走廊。路线方案确定之后,根据路线方案走廊,在地形图上确定出测图范围和摄影范围。公路路线的航摄范围以路线方案线(含各比较方案线)控制,两侧各超出方案线的距离应大于500 m,当给出路线方案走廊范围时,两侧各超出走廊带的距离应大于300 m,以保证成图质量并防止造成漏测现象,并为方案比选需扩充成图范围而留有余地。


  (2)航带设计

  公路航测的航带设计,一般以路线走向为导向,连续布设若干个首尾相接的航摄分区覆盖整个路线方案走廊,且各航摄分区的设置尽可能选单航带摄影。当路线弯曲过大或遇到需加大摄影宽度的地段(如大桥、特大桥、大型互通式立交、多方案密集分布等)时,才布设多航带摄影。沿路线走廊的纵向覆盖,要求航带两端各超出分区范围一条基线以上,保证分区接头部位的搭接宽度,避免产生漏洞。路线走廊的横向覆盖,应尽量满足设计要求,航迹线偏移应小于像幅的10%。这是对飞行时航迹线偏移提出的比较严格的要求,以保证路线走廊带范围完全包含在像片的有效范围之内。各个测段及航带一旦确定,根据摄影比例尺及航向、旁向重叠度的要求,可确定摄影基线(同一条航线相邻摄站间的距离)和航线间隔(相邻航线之间的距离),如下式。

  B=m*l(1-h%)

  D=m*l(1-p%)

  式中B―――航摄基线;

  D―――航线间隔;

  l―――像幅边长;

  h%―――航向重叠度;

  p%―――旁向重叠度。

  对于多航带设计的测段,其航带数R及每条航带的像片数n可有下式求得。

  R=Ly/D+1

  n=Lx/B+3

  式中Lx―――测段长;Ly―――测段宽;1和3为常数,考虑像片重叠的加数。


  1.2摄影工作

  摄影时飞机要按使用单位提出的航带数、摄影宽度、航高、像幅以及对像片的要求(重叠度、倾角、偏角、航线弯曲等)进行摄影。

  1.3外业工作外业(外控)测量的内容包括:点位选刺、像片调绘、导线测量和水准测量。点位选刺也就是所谓刺点,它是根据设计好的点位范围,按照规范中对点位的要求,将实地的明显位置,准确地刺到像片上,并在像片背后绘上示意图和加注简单说明。像片调绘分为一般调绘和专业调绘。一般调绘是在野外用像片和实地对照,按规定符号将地物和地貌用铅笔细致、准确地绘在像片上。专业调绘是在野外搜集及记录有关公路设计所需的水文、地质、材料等资料。

  1.4内业工作

  常规的航测内业工作包括电算加密、立体测图、底图清绘整饰、晒印等。根据地形的差异和用图要求的不同,测图方法也不尽相同。常规的测图方法有:多倍仪测图、立体量测仪测图、精密立体测图仪、解析测图仪测图,还有用纠正的影像平面图。全数字化测图(也称数字摄影测量)作为一种更为先进的摄影测量方法,目前也已经在实际测图生产中的到应用。由于目前数字摄影测量自动化的相关技术还不能完全代替人眼的立体观察,在隐蔽地区、陡峭地形、影像质量极差或云层遮盖地区,特别是对地物的识别和植被的处理仍需人工协助,所以在实际测图生产中,全数字化测图系统主要快速解决地形部分的数据采集问题,而在地物、植被和各种隐蔽区域则由人工借助液晶立体眼镜及手轮和脚盘,通过对计算机屏幕上建立的三维模型进行测量,采用模拟测图的方法解决这些问题,完成测图工作。


  2、航测数据采集与公路测设一体化

  2.1传统公路测设方法存在的问题

  按公路设计过程划分,公路测设分为勘测(外业)和设计(内业)两大部分。长期以来,公路测设主要采用模拟图解的方法测绘大比例尺地形图,然后从图中读取或用数字化仪采集地形数据进行初步设计;施工图设计阶段,则根据初步设计中已定好的平面线形,通过野外实测路线纵、横断面高程进行设计。传统的测设方法,外业、内业这两部分被分割成有一定关系的两个相互独立的设计过程,这主要带来两方面的问题:一方面,这种传统的数据采集方式,中间环节多、精度损失大、出错率高、效率低、费时费力,往往是影响设计周期的重要因素;另一方面,公路建设质量的好坏、投资多少、效益高低主要取决于设计方案的优劣。最佳路线方案是必须通过大量的方案比选才能得到的,由于每变动一次路线方案,按常规的作法就必须重新做一次数据采集工作,因此很难做到同等设计深度的、真正的多方案比选,因此也很难以得到最佳设计方案。传统的公路测设方法已严重地制约了公路CAD的发展和完善,影响了公路设计水平和效益的提高。目前,由于CAD普及率以及计算机出图率较高,公路测设中的内业设计部分已有很大改善。但严格地说,这种外业、内业相互脱节的设计方式,相当于在设计方案已经确定,外业测量已经完成的情况下,用计算机完成其内业计算与出图的工作,未从根本上解决公路测设所存在的问题。


  2.2基于航测数模技术的公路测设一体化系统

  公路勘察的数据采集与处理,是构成公路测设一体化的重要基础。要解决公路勘察方面的问题,从技术方面而言,主要是要解决数据的有效、准确地获取,这取决于测量高新技术及新设备的应用。对数据处理而言,主要取决于数据地面模型的应用,取决于数据地面模型系统的成熟和完善。数字地面模型作为联接野外勘测(数据采集)和内业设计(CAD系统)之间的纽带和桥梁,在公路测设一体化系统中起着至关重要的作用。

  采用航测手段采集的地形原始数据是进行路线设计的基本数据。该数据质量的好坏,精度的高低,直接影响到设计成果的质量,也是影响航测数模技术用于公路路线施工图设计的关键所在。在地形数目有效获取的基础上建立沿公路走向的带状数字地面模型,从而可快速、准确地为公路设计提供所需的一切地形资料。

  航测数模技术在公路测设中的应用,是将航测、数模与路线CAD紧密结合成一个有机的整体,形成覆盖数据采集与处理、路线初步设计、路线施工图设计到输出设计文件的路线设计全过程的一体化系统。其主要目的就是充分利用航测成图时可附带记录的地形图测图数据建立数字地面模型,进行公路初步设计和施工图设计,以尽可能减少野外测量工作,提高设计效率和设计质量。在沿公路走向的带状数字地面模型建立的基础上,只要路线的平面线形一确定,便可由数模快速内插出该路线的纵、横断面的地面线数据,配合路线CAD系统快速完成该路线的设计。在初步设计阶段,路线多方案比选是一项重要任务,按常规的方法设计,当路线方案变动时,必须重新做从地形图上读取纵横断面地面线的工作,工作量大,设计周期长,设计费用增高,因而很难实现真正的多方案比选。在这方面,公路测设一体化设计方法具有明显的优势,每变动路线平面线形,系统便可快速完成设计,而且完成的每个设计,均是同精度、同深度的。它可使设计人员在不须重新作数据采集的情况下,比较所有可能的平面线形,并通过直接由数字地面模型与路线设计成果自动产生的带地面景观的三维道路工程模型,能准确、客观地反映道路修建后的真实情况,设计人员可通过从线形设计指标、工程量大小、线形景观、道路与地形环境的配合与协调等多角度全面、客观评价路线设计成果,从而找出最佳设计方案。这对工程费用的降低,设计周期的缩短,设计质量的提高具有重要的意义。


  结束语

  传统的公路实地选线设计方法手段落后,劳动强度大,生产效率低,已无法适应当前和今后我国公路建设发展的需要,有必要利用新技术予以改造和武装。利用航空摄影测量技术勘测公路是公路勘测现代化的方法之一,它对加快测设速度、提高测设质量、革新测设手段是一种行之有效的勘测方法。


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