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公路工程测量技术应用的探析谢文昊

发表时间：2021/6/16 来源：《建筑科技》2021年3月下作者：谢文昊

[导读] 随着现代科学技术快速发展，为满足工程测绘需要，出现了较多先进的智能化测量方式，如地面激光扫描、无人机等，在很大程度上提升了测量的准确性和效率。文章对公路工程测量问题进行分析，然后提出现代化的测量技术应用措施，仅供参考。

中铁七局集团西安铁路工程有限公司谢文昊

摘要：随着现代科学技术快速发展，为满足工程测绘需要，出现了较多先进的智能化测量方式，如地面激光扫描、无人机等，在很大程度上提升了测量的准确性和效率。文章对公路工程测量问题进行分析，然后提出现代化的测量技术应用措施，仅供参考。
关键词：摄影测量技术；GPS；工程测绘；公路工程
中图分类号：U412                文献标识码：A
        1引言
        传统的公路工程勘测采用人工布置全站仪和GPS设备等方式进行，不仅极大地增加公路工程勘测的人力和物力成本，增加工程耗时，还无法保障测量结果的高精度以及高可靠性。作为一种较为新颖的公路工程勘测测量技术，无人机摄影测量技术以其高精度、高机动性、高效率等特点，得到了越来越多公路工程勘测施工技术人员的青睐，在公路工程勘测活动中得到了广泛的推广和应用。由于无人机摄影测量仍具备一定的应用门槛和操作难度，如何做好无人机摄影测量过程管控，以及如何把握无人机摄影测量应用关键环节以保障公路工程勘测测量结果的准确性，成为了每一个公路工程勘测人员面临的重大挑战。
        2公路测量中的常见问题分析
        2.1仪器设备问题
        公路测量设备未按照说明书规范使用，在使用之前，没有派专人调试设备，难以保证设备的精准度，对测量结果带来一定程度影响；测量设备日常管理不到位，忽视设备维护工作，降低了设备测量精准度；部分施工单位为节省资金，没有及时更新测量设备，使得部分测量设备的技术性能较为落后；在公路施工中，部分测量人员未能掌握设备的操作流程，影响测量结果；测量设备属于精密仪器，在长期处于野外作业的环境下，会受到温湿度、电磁等因素的影响，降低测量精度。
        2.2操作标准问题
        在公路建设中，测量人员对操作标准的掌握和执行程度直接影响测量精准度。但是，部分测量人员未能做到在设计图纸上进行细致对比，对公路施工路线的确认存在一定偏差。尤其在纵横面测量、主要施工点测量、控制网点地物高测量中，未能认真按照施工图纸和操作标准进行操作，易使坐标放样和高程计算中出现较大误差。
        3公路工程测量技术的应用
        3.1车载激光扫描数据的处理
        车载激光测量系统具有测量速度快、精度高等优点，但也存在非连续覆盖和数据量巨大等缺点，阻碍了数据解算处理、传输和进一步应用。扫描的激光点云数据具有冗余性主要表现在：一是含有较多的重复数据，同一位置含有多次扫描的数据；二是含有较多的多余数据，如建筑物只需提取墙体边缘的点云数据，不需要墙面中间的部分；三是点云数据因受到环境等因素的影响而出现噪声点，产生不属于扫描目标本身的冗余数据。因此对扫描后的数据处理需进行必要的平滑与去噪及精简处理，借助I-Sitestudio软件设计的点云解算、处理算法，对外业采集的数据进行自动处理。
        3.2无人机摄影设备的校验
        无人机云台装备的高清摄影器材，其相机镜头会存在一定的畸变差，因此在无人机外出摄影测量之前要对航测相机进行畸变差和像素矩阵的校验。这个校验过程又可细分为两步，即实验室校验和场外校验。首先要在实验室建立标定白板，通过软件补偿的方式为相机编制有针对性的标定表。比如对航测相机的[50，50]到[55，60]区块的像素点做整体左偏移一个像素单位的补偿，用于对抗其畸变差，得到真实有效的测量数据。

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实验室校验法简单且易于实施，但无法模拟真实复杂的情况，因此在完成实验室校验之后，要到室外进行实地校验。操作方法和实验室校验一样，需要技术人员首先在场外地面设置规则的标定记号点，然后为无人机规划编写测绘高度、飞行速度和航线，应特别注意规划无人机飞行航线时应尽量多的交叉重叠，以确定和校对相同GPS位置时航测相机的畸变差。保证航测相机的可靠校验是保障公路工程勘测工作顺利完成的首要前提。
        3.3高程加密点
        依据二等水准测量技术规范的规定要求，对高程控制点的复测精度进行评定，高程加密点的精度执行精密水准测量技术规范；为便于高程加密点的长期保护并使其使用更加方便，可对施工区域内的导线点加以充分利用；可将加密水准点的间距控制在 300m 左右，并在远离施工现场的区域内布设点位，从而保证布设的位置稳固；布设的水准点应便于引测，观测可以在标石埋好后进行；当水准点的位置不明确时，应设置指示桩。
        3.4扫描盲区处理
        激光测量的一大难点是测量的死角问题，将激光扫描仪安装在移动车辆上，受车辆高度和扫描仪安装位置的限制，激光扫描仪部分视场被遮挡，从而会产生一定的扫描盲区。同时道路的沿线交通工程设施，如护栏、广告牌、桥梁等构筑物的遮挡，也会产生一些激光扫描盲区，盲区会造成点云空洞。本研究为了保障扫描数据的完整性，作业时在车顶部抬高底座，提高激光扫描仪的安装高度，设计上安装2个激光扫描探头，采用沿道路双向来回扫描，同时利用GPS-RTK补充采集漏洞区域，完成道路两侧地形图的完整测绘，在DEM构建时，采用高程内插的方式，内插出盲区的DEM，以提高作业效率。
        3.5无人机航线的规划和试航
        做好测量准备工作。①基于路段实际情况制订对应的摄影测量方案；②对设备、设施的性能指标进行全面检查；③对无人机搭载相机进行校准处理。在某工程项目中，山地面积占整体面积的80%左右，且大部分地区绝对高程在3900m以上，北部山峰海拔大多在5400m以上，南部山峰海拔都在5100m以上，多数山岭山势陡峻、基岩裸露，局部发育残坡积物，海拔5000m以上的分水岭地带，大多常年冰雪覆盖。在路线规划时，一方面，在进行无人机的航线的规划时应首先按照工程测量绘图的比例尺要求，明确地面勘测分辨率。通常按照1：500比例尺分辨率小于等于5cm，1：1000比例尺分辨率小于等于10cm，1：2000比例尺分辨率小于等于20cm，1：5000比例尺分辨率小于等于25cm的要求实施。另一方面，考虑到所选无人机的续航问题，以及无人机的航测相机窄相幅的特点，对于其航线的规划应遵循以下四点原则：航路与勘测的对象公路走向统一原则；无人机分区高程差小于等于航高1/h原则；航路直线原则；测量区域多分区原则；在完成无人机的航线的规划后，还需要对无人机进行场外试航，确保GPS设备和飞控单元状态正常方可进行后续步骤。最后还需要对使用无人机摄影测量的测绘精度进行有效评估。其评估工作可以借用之前测量现场布置的像控点来开展。无人机的测量数据精度分为平面精度和高程精度两个方面，业内通常采取求平面数据或高程数据的均方根，来测算该区域的高程误差和平面误差数值。
        4结束语
        公路测量是一项非常重要的工作，与公路质量密切相关。若测量结果不准确，则会对施工造成影响，进而引起质量缺陷，造成返工，延误工期，增大成本。为此，有必要对公路测量中的常见问题进行分析，结合工程实际并采取有效的对策进行解决处理，从而充分发挥测量的作用，保证公路顺利完工。
参考文献：
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