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公路测量技术综合评析与应用实践

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前,公路勘察设计与改扩建的测量方法主要有传统的GPS 或全站仪野外测量方法、航空摄影测量方法、机载LiDAR 扫描技术、车载LiDAR 移动测量技术。综合考虑安全性、测量精度、勘测效率等需求,车载LiDAR 扫描技术无疑是公路相关工程最理想的测量方法。测绘成果是1 ∶2000 测区DEM 及路面特征矢量线提取。高速公路竣工测绘2013年,浙江省测绘大队的李建刚对高速公路竣工测绘进行了实验研究。

公路测量技术综合评析与应用实践

目前,公路勘察设计与改扩建的测量方法主要有传统的GPS 或全站仪野外测量方法、航空摄影测量方法、机载LiDAR 扫描技术、车载LiDAR 移动测量技术。

将车载LiDAR 技术应用于公路相关工程的测量任务,可免去大量的人工野外实测工作,可直接获取公路沿线的地形三维信息,具有周期短、劳动强度低、工序少、测量数据精度高、受天气影响小等优点。点云数据具有连续性和完整性,通过点云数据构建的公路三维模型,可以实现各种空间信息准确查询与精确量测任务,如计算距离、面积、土方量,生成横、纵切面等,使数字地面模型真正应用于公路勘察设计的初步设计和施工图设计阶段以及公路改扩建工程量计算过程中。综合考虑安全性、测量精度、勘测效率等需求,车载LiDAR 扫描技术无疑是公路相关工程最理想的测量方法。近几年的应用研究案例介绍如下:

(1)高速公路带状地形图测绘

首都师范大学与中交公路第二勘察设计院合作,采用SSW 移动测量系统在京珠高速公路石家庄段进行了小范围的道路改扩建生产试验,并对部分测量成果精度进行了外业检测。试验数据的精度检测结果表明:在GPS 信号良好和人工因素干扰较少的情况下,系统成果完全可以满足1 ∶1000 比例尺成图要求,也符合公路改扩建工程的精度需求。

(2)地形图数据采集

北京市测绘设计研究院的薛效斌等人(2014)利用车载三维激光扫描系统进行了测绘地形图数据采集实验。线路长2km,宽度为30~50m,测区沿线拥有线状道路一条,最宽处有6~7m,最窄处4~5m。工程特点是:测区范围线路穿越山区,途经多处拐弯与坡道,地形起伏变化大,并且范围内有山涧、悬崖等。测区线路不宽,道路两侧基本没有建筑物遮掩,植被也比较稀疏。通过传统的全站仪测极坐标以及附合水准线路采集了部分地物点的平面坐标和高程作为检测点。平面中误差为±0.019m,高程中误差为±0.011m,检测点精度均在两倍中误差的限差以内,在一倍中误差的检测点占总检测点的80%~85%,符合工程的精度要求。

(3)DEM 及路面特征矢量线提取

2013年8月,星际空间(天津)科技发展有限公司承担了杭州(红垦)至金华段60 余公里车载移动激光扫描测量及高速公路改扩建工程勘测工作。采用国际领先的车载移动激光扫描测量技术,在不影响高速公路正常通行的前提下安全测绘,先后投入25 余人,仅用时四十余天就完成了该项目的测量工作。测绘成果是1 ∶2000 测区DEM 及路面特征矢量线提取。

(4)高速公路竣工测绘(www.xing528.com)

2013年,浙江省测绘大队的李建刚(2014)对高速公路竣工测绘进行了实验研究。实验路段是嘉绍高速公路嘉兴段,北接乍嘉苏高速互通,南到嘉绍大桥,全长约40km。时速25km/小时,共花费两天的时间利用SSW 车载激光建模测量系统完成了所有外业数据扫描工作。点云总量达到了146G。首先使用激光扫描仪配套后处理进行点云解算,在SWDY 软件中,根据点云数据结合影像,对地形、地貌进行判别,输出相关矢量数据(DXF 文件)。最后,在CASS 9.0 软件中对整个图像进行修饰,并编制1 ∶1000 CAD 地形图。成果图与全站仪实测的现状地形数据进行核查,共采集了靠近公路两侧具有代表性的160 个地物点(包括房角、围墙角、铁丝网、涵洞等)。通过核查结果计算求得,平面中误差为18cm,高程中误差为13 cm。所有数据均未超规定中误差限值±30cm,说明将激光扫描测绘技术应用于带状道路的竣工测绘中是完全可行的,采集的数据也是精确可靠的。

(5)道路断面测量

张攀科等人(2014)利用新型国产车载激光扫描系统SSW 对道路断面采集进行了研究。车载激光扫描技术以其密集地达到5cm 间距的高精度点云,能真实地再现树木、车辆、建筑物等道路周边详细信息,且可进行室内量测。通过对在昌平某地进行的扫描测量的精度分析,平面和高程的精度都在5 cm 以内,能够满足道路测量规范中对断面线的要求。这也是用车载测量系统在道路测量方面的有力尝试,通过探讨得出了一种有效的断面测量方法。

(6)道路养护信息管理系统

张凤等人(2012)利用MMS 系统进行道路病害检测,实现了养护数据的定期更新,建立了道路养护信息管理系统,提高了管理效率。针对当前道路养护管理的需要,道路养护信息管理系统主要是对道路基础信息和道路养护信息进行存储、管理,并将道路养护信息的图片数据拟合到基础地理地图上,以实现养护信息可视化管理,从而为管理人员制定养护管理方案提供全面的参考。

另外,谭敏(2011)利用Lynx 车载激光扫描系统进行试验区数据采集,采用C++语言开发路面检测与重建系统——RoaderDetector,详细描述了系统中路面检测与重建功能的实现方法,并可输出路面三维模型为OBJ 格式,可满足相关领域对精确路面的需求。

随着激光雷达技术的不断发展,车载扫描系统会不断扩大新的应用领域,如河道、海岸线铁路电力等。

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