实景三维数据在高速公路中的应用

    在经济高速发展新常态的背景下，已有高速公路的改扩建工程正在逐渐成为基础建设领域的重心之一。由于高速公路改扩建会受到现有交通流的影响，需考虑安全、保通、进度等因素，因此对施工技术及管理水平均有较高要求。

    无人机倾斜摄影技术是借助无人机搭载一台或多台传感器，从垂直及倾斜多方向、多角度采集影像，获取地面信息的一项技术。通过数据采集、后处理可获得高精度地面实景三维模型，具有机动灵活、成本低、效率高的特点。目前倾斜摄影技术得益于计算机及无人机技术的发展，在各行业均得到广泛应用，开展了包括公路地质灾害调查、公路勘察设计，城市规划、城市三维建模，露天矿工程量计算、矿山监测等方面的实践研究，并在倾斜摄影三维建模及精度分析方面也取得了较丰富的研究成果。

倾斜摄影在改扩建施工中的应用

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    以西昌市某高速公路扩建项目为例，区域沿线地貌单元以平原向高山地逐渐过渡，有多处高填深挖工点，路线加宽方案复杂，保通压力大，施工难度大，针对上述项目特点，在建设重难点上利用无人机倾斜摄影技术开展应用。

高速互通现状

互通收费站现状

1、高填深挖工点应用

    高填深挖路基开挖土石方是改扩建项目中的重要施工内容之一，因施工过程中既有道路交通不能中断，现有边坡坡度较陡，测量难度大，局部实测高程点难以采集，造成测量结果不尽如人意，造成土石方量有较大计算误差。

    通过倾斜摄影技术可快速、灵活地采集工点区域内现状地面信息，完成实景模型重构后，可计算得到总土石方量、月度土石方开挖量、土石方比例数据。

表1数字航空摄影测量空中三角测量规范

表2 定向点及检查点精度

    经计算，飞行区域定向点及检查点平面中误差及高程中误差均满足国家1:500大比例从标准。通过实景三维数据可以更高效准确的计算土石方量。

2、边坡监测

    利用无人机进行贴近摄影获得高精度实景模型，对边坡及重要地物进行定期监测，将多次实景模型数据进行比对，得出变形量及整体趋势。方便维护人员尽早做出治理方案，避免重大安全事故的发生。

3、高填深挖施工管理

    利用无人机对高填深挖工点在某一时间节点的施工状态进行倾斜摄影数据采集，通过航摄相片及实景模型直观地获取工点施工进度、临时防护规范性、投入机械人员数量、防护施工是否及时等信息，而这些都是在传统施工管理中易发生问题且管理难以有效开展的“盲点环节”。

    以项目中某一工点为例，通过无人机倾斜摄影重构开工6-9月地面实景模型，可直观地看出每月施工进度;通过土石方量计算，可知月度挖方总量及未及时清运方量，侧面反映施工机械的组织投入情况;计算累计挖方量，可获取施工进度。此外，本工点还存在防护措施未及时施工，临时防护不规范等问题。针对这些问题提出整改措施，结合三维实景模型最终形成周期性工点数字施工记录，有效降低施工安全风险，提高工程质量。

4、辅助交通导改方案制定

    在改扩建工程中，交通导改属重难点。本项目对单侧拼宽大桥改扩建架梁施工过程的交通导改进行了辅助方案设计。通过倾斜摄影技术对导改区进行实景建模，得到具有时效性的DEM、DOM、DSM数据，为交通导改方案制定提供丰富、准确的基础数据。此外，还可通过无人机对调查区域内的交通流量进行记录和采集，为交通导改前后交通情况计算提供数据支撑。通过倾斜摄影三维重建得到的实景模型，一方面增加了交通导改设计方案的合理性及可读性，同时也使专家或决策管理者对方案有更好的把握及更快的评判。

    将CAD设计数据与三维模型结合，使设计人员更能清楚的直观的了解现场地理环境现状，施工管理人员更清楚现场施工作业进度。

5、虚拟三维漫游

    更加方便直观的做项目工作汇报及设计成果展示。践行“绿水青山就是金山银山”理念，推进人与生态环境结合，减少对生态环境的破坏。