测绘高新技术在公路工程勘测中的应用

李松 向荣荣

摘要：随着近年来国民经济的飞速发展，国内公路工程的建设也突飞猛进，传统公路勘测技术已经越来越难以满足实际的工程需要。本文重点介绍近几年发展起来的测绘高新技术在公路工程勘测中的实际应用，并总结其应用优势和应用前景。

关键词：公路工程勘测；测绘高新技术；实际应用

一、前言

近年来，国家的经济建设如火如荼地开展，公路行业的发展也迎来了新的机遇期。伴随着经济的快速发展，测绘行业高新技术发展迅速并且取得了很大的突破，航空摄影新技术、三维建模技术、卫星影像成图技术、激光雷达技术、星站差分技术、CORS与千寻技术等测量高新技术已经开始在公路工程勘测中发挥重要作用，克服了传统测量技术方式的缺陷，在外业数据采集、内业数据处理、成果输出质量及多样性等方面具有更大的优势，更广阔的应用前景。

二、测绘高新技术在公路工程勘测中的应用

1、无人机航空摄影新技术在公路工程勘测中的应用

无人机航空摄影测量技术近年来在测量领域应用广泛。相对于传统航空摄影测量[1]，无人机由于其灵活快速、无需人工伴飞操作、低空作业、成本低廉、作业效率高等特点，再加上其独特的技术优势，它能够快速而有效地获取高分辨率、大比例尺的地形图数据和4D产品。尤其是倾斜摄影测量技术的发展，它颠覆了一般正射影像只能从垂直角度拍摄的局限性，通过在同一飞行平台上装载多台相机传感器，同时从垂直、倾斜等多个不同角度采集影像，获得地面物体更加准确完整的信息与真三维可视化的立体效果。

经过分析总结，无人机倾斜摄影测量技术具有以下主要特点：

（1）反映地物周边真实信息。相比较于正射影像，倾斜摄影能让人们从多个不同角度观察地物，更加真实地反映出地物相关信息，从而弥补正射影像应用的不足；

（2）倾斜影像能够实现单张影像量测。结合相关软件的应用，基于成果影像可以直接进行长度、角度、高度、面积、坡度等几何量的量测；

（3）可采集建筑物侧面纹理。由于傾斜摄影同时从垂直和倾斜的角度采集影像，能够获取建筑物侧面的细致纹理信息，对于城市三维建模而言具有很大优势。在公路工程设计中，城市地带有时会设计互通式立交，采用倾斜摄影三维建模为设计提供直观的参考基础，提高设计的准确性和降低设计成本。

（4）输出成果丰富性与多样性。采用倾斜摄影测量技术，经过三维建模、空中三角测量和立体测图，不仅能够提供常规勘测设计需要的数字线划图，还能提供DSM、DOM、DEM等不同类型的产品。

（5）作业方式更安全，作业区域更广泛。它作为一种非接触测量方式，对于公路工程外业勘测而言，能够大大地减轻外业工作量，对于一些植被茂密、险俏陡崖、沼泽地等危险和人力难以到达的区域，倾斜摄影测量安全性高，避免外业人员冒险作业，打破传统测量方式的壁垒，在实际工程中具有明显的应用优势。

2、卫星影像成图技术在公路工程勘测中的应用

常规的公路路线定线方法一般是在获得地形图之后，在纸上进行定线，在工期十分紧张的情况就难以按时完成定线任务，尤其对于新疆、西藏等区域广阔的边远地区，很多地方甚至连1：5万或者1：10万的地形图都没有，这种情况下需要采取其他非常规方法进行勘测设计。运用卫星影像成图技术，将含有GIS信息的卫星影像数据经过信息提取与处理[2]，建立所需要的数字地面模型，供设计人员进行线路规划与设计，对于局部敏感和重要位置的线路勘测设计，可按照传统测绘方式或其他高新测绘技术进行勘测，这可以有效地避免传统的纸上定线的不足，提高工作效率。伴随着现在的地理信息数据处理平台的完善与日臻成熟，利用卫星影像成图技术，可进行多源数据信息融合，包括国外高精度卫星和国内高分系列卫星影像数据，实现信息高度共享与数据综合利用，大大提高了卫星影像数据的利用效率，在公路工程勘测中具有重要的应用价值和意义。

3、激光雷达技术在公路工程勘测中的应用

激光雷达技术是遥感测绘领域的一项新兴技术[3]，通过对物体的快速扫描，经过点云数据提取与处理，生成高精度的数字高程模型和数字地面模型。激光雷达技术具有独特的技术优势，能够准确而及时地获取高程数据，采集过程安全简单、节省人力并且数据精度高，可减少测量外业工作和内业处理时间，大幅提高生产效率[4]。在公路工程勘测设计中，激光雷达技术可用于基础数据的采集和成图，获取地表三维信息，构造高精度的数字地面模型，供初步设计与施工图设计使用。对于一些测区复杂的地形地质条件，如地下溶洞，采用激光雷达技术具有其他技术所没有的独特优势，在复杂的现场能够快速地对地下地物进行快速扫描，获取点云数据从而建立高精度的三维地理与地质模型，作为公路路线规划与设计的重要的参考基础和技术依据。

目前国内针对山区植被茂盛地区的地形图测绘，并没有比较高效且精度高的测量手段，只能通过传统人工测量。山区地形崎岖，测量难度大，风险大，人工测量仍然具有局限性。而卫星影像的分辨率低，且有植被地区，仍然无法穿透植被获得地表的有效高程。传统有人机无人机等的航测，也只能获取的是植被表面的信息，植被茂盛地区，仍然无法有效的得到地表信息，所以利用激光雷达技术势在必行。

4、三维建模技术在公路工程勘测中的应用

近年来，以contextcapure和photoscan等为代表的三维建模软件，构造基于影像获取数据的三维实景模型，将人们从传统的地形图平面视角中带到了真实三维场景中，以三维可视化的全新视角再现了真实地物的表面构造和细致纹理。对于复杂地物与地形而言，常规测量方法和建模手段效率低下、三维可视化程度低，采用三维建模技术，基于倾斜摄影影像数据或者雷达扫描影像数据，构造三维地理信息模型、三维地质模型、三维地理与地质一体化模型，打造多源数据融合的平台，根据实际需求作个性化开发。在公路工程勘测中，针对于复杂的地形地质如地下溶洞、暗河，考虑对设计线位的影响，需要构建地表或地下的三维地理或地质模型，满足建设、设计和施工单位对三维模型的需要。

另外，还可以对模型进行二次开发，任意切割横纵断面，获取路线中桩、横断面平面坐标及高程。采用三维建模技术还可与BIM设计、大数据及GIS进行融合，减少地面外业工作，降低生产成本，减少成图和建模时间，提高生产效率。

5、千寻、CORS、星站差分技术在公路工程勘测中的应用

现在很多项目工期紧张，设计方急需获取1：2000地形图进行线路规划，而完成涉密基础测绘成果审批程序往往需要一月多时间，在这种情况下采用千寻、CORS等技术，可快速的获取控制点成果，满足地形图测量的需求。这期间可办理利用国家涉密基础测绘成果事宜。而在西藏、新疆等边远地区，工程周边均无国家控制点，采用星站差分技术，能快速的获取控制点的坐标。

三、结语

公路勘测技术已不再是单一的学科应用，它随着信息技术和空间技术的综合应用而发生重大变革。测绘新技术的应用使公路测设水平和效率显著提高，生产方式更安全，有效地弥补传统测绘方式的不足，具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]耿则勋，张保明，范大昭. 数字摄影测量学[M].北京：测绘出版社，2009：38-46

[2]丁献龙. 卫星影像图在公路规划中的应用[J].测绘技术装备，2008，10（1）：24-24

[3]喻雄. 机载激光雷达在山区高速公路勘测中的应用[J].测绘通报，2011，（2）：31-32

[4]刘兴权，阎曼，杨厚波. 三维激光扫描技术在溶洞探测中的应用[J].测绘工程，2010，19（5）：41-42

（作者单位：中国公路工程咨询集团有限公司（武汉）勘察分公司）