智能科学技术论文--航测技术在公路测设的应用探

发布时间：2022-10-05 21:44 热度：

姚元章
[摘　要]本文智能科学技术论文首先是介绍了航测成图的原理和优点，随后将其引入到公路的测设等方面，特别是在高速公路上的相关应用，如航测技术在公路测设的一般步骤和内外业包含的主要内容，最后得出了一些论文结论。
[关键词]航测技术 原理 高速公路
0 论文引言
随着科学技术的发展，全球定位系统、惯导技术和激光扫描技术日益成熟，并逐步应用导航测成图。因此，在一定程度上改变了传统航测成图的作业模式，提高了工作效率，降低了生产成本。如果将航测、数字地面模型等先进技术引入到对高速公路规划、勘测和建设的各个方面，运用计算机技术将其数字化、信息化，进行全面提升，必将提高公路测设水平，加快测设速度，保证测设质量。
1 航测成图的原理
航空影像是将航空飞机作为摄影平台（航高一般为中、低空），利用航摄仪（包括光学航测仪和数字航测仪）来进行拍摄的。它属于框幅式影像，且符合中心投影的几何特性。此特性使得除了单张像片的地面点、投影中心以及像点之间满足共线方程之外，立体像对与被摄地面之间也存在一定的几何关系，即立体像对上的同名像点所对应的两条核线一一对应，而这两条核线在空间的交点就是所求的地面点。这样，共线方程就构成了航测成图的数学基础，核线约束则成为航测成图的重要约束条件。通过立体像对中两张像片的内、外方位元素就可求解地面点的三维坐标。首先，对单张像片进行解析，即由航摄相机参数提供的像片内方位元素和解析得到的外方位元素，确定航摄物镜与像片间的相关位置，恢复摄影时的摄影光束，以及确定摄影光束在摄影瞬间的空间位置和姿态。然后，根据光学成像原理，利用航空像对应的内在几何关系，进行相对定向，建立与地面相似的立体模型。之后，借助于像片的控制测量，确定立体模型的绝对定向元素，把摄影测量坐标转换到地面测量坐标系，从而建立所需比例尺的立体模型。最后，对立体模型进行高程点量测和地物、地貌的测绘，这样就可以得到满足需求的地形图。
2 航测成图的优点
1）测图精度高
影响成图比例尺的因素包括立体影像的基高比、影像分辨率、影像上地物的实际可识别率等。航空影像的分辨率由传感器的物镜镜头分辨率和摄影比例尺所确定，其中，摄影比例尺是指摄影机焦距与航高之比。也就是说，当镜头分辨率一定时，航高决定了影像分辨率的高低，航高越高则空间分辨率越低。航空飞机高度限于中、低空（一般在几百米到几千米）。故而航空影像分辨率较高。
2）灵活性好
航测成图具有较好的灵活性。首先，可以根据成图比例尺和测区地形，自由选择所需的航高和航线。只要飞行高度适当、摄影比例尺合理，所拍摄的影像就能满足测图比例尺的要求。其次，可以根据区域的天气、时间等情况，自主实施航空摄影测量。
3 技术可行性
随着科学技术的发展、AutoCAD系统的不断完善和高速公路勘测技术的深入应用，使得高速公路勘测涉及的工程测量、遥感、地质、物探、钻探、测试和试验等技术不断更新换代，其工作方法、技术标准、产品内容以及生产管理模式等发生了较大的变化，特别是内、外业资料的采集数字化、计算机技术以及地理信息系统的应用，使高速公路勘测设计进入了一个全新的阶段，形成了“一体化智能化”的应用模式，在高速公路勘测技术中大规模使用航测数字化测图技术，具有技术上的可行性。
4 航测流程图
如图1所示，下图给出了航测技术在道路勘测上一般的实施步骤。

图1　航测工艺流程图

5 内、外业的主要内容
5.1 外业的主要内容
首先，用GPS控制网沿设计线位的走向每隔一定的距离布设一对相互通视的点，并在现场绘制记号，填写简要说明。其次，像控点采用航带网模式布设，均按标准点位布设。再者，像片调绘采用全野外调绘法，采用放大至1∶4 000调绘片调绘。调绘采用室内判读、野外调查的方法。对影像清晰的地物，外业以定性调绘为主。影像模糊或被阴影遮盖的重要地物在调绘片上进行补调，补调方法采用以明显地物点为起始点的交会法，补调的地物在调绘片上表明与明显地物点的相关距离。房屋被树木等遮盖，只能看到房屋的一个或两个角的，外业要量取足够的尺寸，供内业编辑。
5.2 内业的主要内容
航测内业技术工作主要包括:空中三角测量、数据采集、图形编辑。
1）空中三角测量：本测区采用V irtuozo全数字自动空三加密量测系统(AATM)采集像点坐标数据，且用PAT-B光束法平差程序解算坐标及高程。严格依据现行规范及设计书作业，各项技术指标符合设计书要求。
2）数据采集：采用JX4和V irtuoZo等全数字摄影测量工作站进行立体数字测图。本工序利用全数字测图仪进行数据采集。作业人员在作业前将仪器严格检校，做好记录，使仪器保持良好状态，作业中严格按操作规程作业。
3）图形编辑：图形编辑前检查上一道工序提供的数据信息是否齐全。作好准备工作后，利用编图工作站软件，在计算机上对照调绘片，按图式规格编辑成数字地形图。对等高线、高程注记点，进行3维编辑，不损失其高程信息。作业员编辑完后，上机自查自校，室检查员进行过程检查，在此基础上回放出纸图进行室、院两级检查，图形文件采用DWG格式提供成果。
6 结语
1) 航测技术对各个环节要求较高，需精心设计，仔细运作。要特别注意技术设计书的设计与编制，严格按规范进行作业，制订满足要求的技术方案；对参与人员进行有针对性的技术培训，在工作开展前做好技术交底与有关规范的宣讲落实，在作业生产过程中进行技术指导，对出现的技术问题及时解决，对使用的仪器进行检校和观测参数的设置与检查，对生产过程中的资料数据及时进行处理。
2)航空摄影质量的好坏，关系着后续工作的进度与质量;目前，航空摄影工作受气象、空中管制、地形条件等因素的影响较大，经常成为各个项目开展后续工作的瓶颈，因此，在相机类型、摄影时间、航摄范围、比例尺、航带设计以及机组人员的配备或委托等方面要做好统筹规划，要多方案准备。
3)像片调绘，要做好调绘像片和器材的准备，选好调绘路线，提高野外调绘的效率。先在室内进行像片判读，对能确定性质的地物、地貌在像片上进行草绘，以便于现场的调查、修正、补充，作业完成后，要认真自校，发现问题，要及时纠正。
4)根据建立数模的要求，对全野外采集的实测点与航测数模采样点之间的高程进行大量细致的精度分析，路线初步设计在1∶2 000大比例尺地形图上由DEM读取数据，由航测数据直接形成的数模内插产生的地面线，便于进行多方案比选和路线平、纵优化设计，在初步设计阶段，这对设计质量的提升至关重要，而航测数模技术可用于路线初步设计，这已经是国内外同行的共识，但在施工图设计时的运用，能否符合精度要求，尚需进一步研究。
5)航测数字化成图技术(还有新的机载激光扫描技术)作为测量工作中现有的采集原始数据最高效的手段，在路线设计自动化系统中起着愈来愈重要的作用。航测数模技术与路线CAD系统相结合，将形成数据采集与处理、路线设计与计算，各种设计图表输出等一整套路线自动设计系统，这必将是路线设计向3维可视化发展的方向。
参考文献：
[1] 王伟娜,葛莹.航测成图技术的发展[J].河北理工大学学报（自然科学版）,2008.8
[2] 喻雄,邱赞富. 航测技术在高速公路勘测中的应用与实施———以二广高速为例[J]. 测绘与空间地理信息, 2008.12
[3] 吴忠性,杨启和.数学制图学原理[M].北京:测绘出版社,1989.
[4] 陈俊勇.月球航天探测和月球测绘[J].河南理工学报，2005,24(4):249-254.
[5] 陈俊勇.月球地形测绘和月球大地测量[J].测绘科学2004,29(2):1-5.
[7] 燕琴,高武俊,刘锋.月球探测中的测绘技术[J].测绘科学,2004,29(4):61-62.
[8] 陈琼,郑勇,苏牡丹,等.月球地图投影理论和方法研究[J].测绘通报, 2006,(4):26-30.