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實景三維資料在高速公路中的應用

    在經濟高速發展新常态的背景下,已有高速公路的改擴建工程正在逐漸成為基礎建設領域的重心之一。由于高速公路改擴建會受到現有交通流的影響,需考慮安全、保通、進度等因素,是以對施工技術及管理水準均有較高要求。

    無人機傾斜攝影技術是借助無人機搭載一台或多台傳感器,從垂直及傾斜多方向、多角度采集影像,擷取地面資訊的一項技術。通過資料采集、後處理可獲得高精度地面實景三維模型,具有機動靈活、成本低、效率高的特點。目前傾斜攝影技術得益于計算機及無人機技術的發展,在各行業均得到廣泛應用,開展了包括公路地質災害調查、公路勘察設計,城市規劃、城市三維模組化,露天礦工程量計算、礦山監測等方面的實踐研究,并在傾斜攝影三維模組化及精度分析方面也取得了較豐富的研究成果。

傾斜攝影在改擴建施工中的應用

    以西昌市某高速公路擴建項目為例,區域沿線地貌單元以平原向高山地逐漸過渡,有多處高填深挖工點,路線加寬方案複雜,保通壓力大,施工難度大,針對上述項目特點,在建設重難點上利用無人機傾斜攝影技術開展應用。

實景三維資料在高速公路中的應用

高速互通現狀

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互通收費站現狀

1、高填深挖工點應用

    高填深挖路基開挖土石方是改擴建項目中的重要施工内容之一,因施工過程中既有道路交通不能中斷,現有邊坡坡度較陡,測量難度大,局部實測高程點難以采集,造成測量結果不盡如人意,造成土石方量有較大計算誤差。

    通過傾斜攝影技術可快速、靈活地采集工點區域内現狀地面資訊,完成實景模型重構後,可計算得到總土石方量、月度土石方開挖量、土石方比例資料。

實景三維資料在高速公路中的應用

表1數字航空攝影測量空中三角測量規範

實景三維資料在高速公路中的應用

表2 定向點及檢查點精度

    經計算,飛行區域定向點及檢查點平面中誤差及高程中誤差均滿足國家1:500大比例從标準。通過實景三維資料可以更高效準确的計算土石方量。

2、邊坡監測

    利用無人機進行貼近攝影獲得高精度實景模型,對邊坡及重要地物進行定期監測,将多次實景模型資料進行比對,得出變形量及整體趨勢。友善維護人員盡早做出治理方案,避免重大安全事故的發生。

實景三維資料在高速公路中的應用
實景三維資料在高速公路中的應用

3、高填深挖施工管理

    利用無人機對高填深挖工點在某一時間節點的施工狀态進行傾斜攝影資料采集,通過航攝相片及實景模型直覺地擷取工點施工進度、臨時防護規範性、投入機械人員數量、防護施工是否及時等資訊,而這些都是在傳統施工管理中易發生問題且管理難以有效開展的“盲點環節”。

    以項目中某一工點為例,通過無人機傾斜攝影重構開工6-9月地面實景模型,可直覺地看出每月施工進度;通過土石方量計算,可知月度挖方總量及未及時清運方量,側面反映施工機械的組織投入情況;計算累計挖方量,可擷取施工進度。此外,本工點還存在防護措施未及時施工,臨時防護不規範等問題。針對這些問題提出整改措施,結合三維實景模型最終形成周期性工點數字施工記錄,有效降低施工安全風險,提高工程品質。

實景三維資料在高速公路中的應用

4、輔助交通導改方案制定

    在改擴建工程中,交通導改屬重難點。本項目對單側拼寬大橋改擴建架梁施工過程的交通導改進行了輔助方案設計。通過傾斜攝影技術對導改區進行實景模組化,得到具有時效性的DEM、DOM、DSM資料,為交通導改方案制定提供豐富、準确的基礎資料。此外,還可通過無人機對調查區域内的交通流量進行記錄和采集,為交通導改前後交通情況計算提供資料支撐。通過傾斜攝影三維重建得到的實景模型,一方面增加了交通導改設計方案的合理性及可讀性,同時也使專家或決策管理者對方案有更好的把握及更快的評判。

實景三維資料在高速公路中的應用
實景三維資料在高速公路中的應用

    将CAD設計資料與三維模型結合,使設計人員更能清楚的直覺的了解現場地理環境現狀,施工管理人員更清楚現場施工作業進度。

5、虛拟三維漫遊

    更加友善直覺的做項目工作彙報及設計成果展示。踐行“綠水青山就是金山銀山”理念,推進人與生态環境結合,減少對生态環境的破壞。

實景三維資料在高速公路中的應用

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