高速公路测量新技术探讨

doi ：檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶殞殞殞殞10．3969/j．issn．1001－358X．2011．05．018测量方法高速公路测量新技术探讨张丽（云南省交通规划设计研究院，云南昆明650011）摘要：文中通过云南昆明绕城、云南嵩明－昆明、云南曲靖－宣威及昭通－麻柳湾等四条高速公路基础控制与航测成图项目的实施，介绍了高速公路测量的一般流程，重点阐述了本项目中使用的新技术和新方法，并通过精度统计说明该项目成果的可靠性，对今后公路测量具有很好的借鉴意义。

关键词：高速公路测量；带状摄影；地面基准站；七参数转换中图分类号：TB 22文献标识码：B文章编号：1001－358X （2011）05－0049－032011年初，云南省交通厅组织有关单位先后进行云南昆明绕城高速公路、云南嵩山－昆明高速公路、云南曲靖－宣威及昭通－麻柳湾等四条高速公路的航测数字化成图项目。

笔者有幸参与其中各个工序的工作，悉知该项目从总体规划、技术设计到方案实施都采用了先进的技术和方法，从而使这几条公路在短时间内为客户提供了优质的测绘成果，受到了客户高度赞扬。

笔者通过项目的具体实践，对项目中使用的新技术、新方法进行阐述及总结，为今后更好的实施公路测量项目提供借鉴。

1高速公路测量的一般流程高速公路的测量与常规的地形图测量从技术上讲是一致的，从基础控制测量、航空摄影到数据采集、外业调绘以及数据编辑成图等。

具体流程如图1所示。

图1高速公路测量流程示意但是，高速公路测量还有如下特点：1．1沿公路主线的带状摄影高速公路的航空摄影一般沿公路中线设计带宽为600－800m 的单一航线。

保证航线与公路主线基本一致，当遇到服务区、收费站及大型立交时，应在主航线两边布设辅助航线，确保将高速公路附属设施包含进去。

高速公路航摄比例尺一般为1ʒ4000到1ʒ8000。

成图比例尺一般为1ʒ500到1ʒ2000，在隧道等重点地区有时采用1ʒ500航测成图或外业实测的方法，保证测量精度。

1．2多采用公路抵偿坐标系目前高速公路测绘通常采用1980西安坐标系和1985国家高程基准。

但是对于东西走向的公路，当公路测量路线较长、测区地形起伏高差较大的情况下，为了保证测区内长度变形值小于2．5cm /km ，通常采用自定义的多个公路抵偿坐标系，即公路独立坐标系。

1．3工期紧，高程精度要求高测量成果要求时间紧迫，经常是一边测量，一边设计，设计线路在测量时又不断改线，造成不停补测，有时补测量达总量的60%。

另外，公路测量对高程的要求较高。

一般要求在公路沿线测一定数量的高程点，这些点可供内业采集时参考，最后补充到测量成果中去。

1．4自由分幅，流水编号高速公路地形图一般沿公路走向自起点向终点自由分幅。

根据客户要求，有两种方案。

一是按顺序三位数编号，按整公里正方形分幅，部分破图廓分幅，即一般采用50cm ˑ50cm 正方形分幅，部分可采用50cm ˑ60cm 、50cm ˑ70cm 矩形分幅；另一种方94第5期2011年10月矿山测量MINE SURVEYING No.5Oct.2011案是根据数据量大小，将全区分若干个大块。

从整公里分开，便于设计使用。

2本次高速公路测量项目应用的新技术、新方法2．1采用国际上最先进的航摄相机ADS80进行航空摄影ADS80相机是徕卡公司近年来推出的最先进的线阵宽幅数字航空摄影系统。

它的独特的光学设计可为用户提供全色、真彩色、彩红外等分辨率最高可达5cm的高质量数字影像。

该系统采用惯导系统实时记录摄影过程中的定位定向姿态数据，高频GNSS接收机实时记录动态摄影瞬间空间坐标，实时获取影像的外方位元素。

本项目数据源分辨率为20cm，可满足1ʒ2000公路成图要求。

采用的是布设地面基准站、无像控点的空三数据处理方法。

无需做地面控制点，大大减少了野外工作量，尤其对云南这种山岭重丘区，地形险要。

很多人力难以达到，避免了工作的危险。

同时也为后续工作节约了宝贵的时间。

空三加密的平面和高程精度都达到了1个像素即0．2m的精度，完全满足1ʒ2000地形图成图要求。

2．2平面采用国家2000坐标系，高程采用1985高程基准本项目在空三及数据采集阶段，采用了国家2000坐标系进行作业。

因为ADS80数字航空摄影系统获取的GPS数据是WGS－84坐标系下的坐标。

WGS－84坐标系与国家2000坐标系相差较小。

用七参数转换时产生的误差相对较小。

因此本项目空三及采集都在国家2000坐标系下完成，最终成果转换到公路独立坐标系下。

另外，为方便公路设计，在转换公路独立系时，采取以最长一段独立坐标系文件为基准，将其他段成果文件参考平移到该段的平面位置。

使所有文件前后相接，给设计人员带来了极大的方便。

2．3空中三角测量采用PIXLE FACTORY（像素工厂）简称PF完成本项目空三测量在PF上进行自动匹配，生成航向及旁向连接点。

由于ADS80是从前视、后视、下视三个方向100%重叠进行摄影，大大提高了连接点的精度和数量，保证了空三成果的可靠性。

全自动的空三加密也比框幅式相机加密效率提高了数倍。

以昭麻高速公路为例，全长180km。

若采用框幅式相机摄影，空三至少需要三到五天完成，但用ADS80摄影PF加密只需半天时间就可完成。

2．4正射影像图采用PF完成本项目因为是在PF上完成空三的，同样也可以用PF完成DSM的自动匹配。

再稍加人工干预，就可以得到满足1ʒ2000比例尺要求的DEM。

再用DEM和空三成果进行正射纠正，得到高精度的正射影像图。

用PF做正射影像图还有一个很大的优点就是参考影像技术，即做一个做分辨率较低的彩色影像挂图，在这张挂图上调整影像色彩、处理云雾等问题，最后以参考影像为模板，将处理好的影像效果复制到成果影像中去。

这样使得影像调整很容易在photoshop软件上进行，而且调整好的影像质量也优于常规方法。

2．5外业调绘采用矢量与影像叠加技术在本公路测绘项目中，没有采用常规的像片调绘，而是采用正射影像图上叠加采集的线划图进行调绘，这种方法的好处是外业工作量大大减少。

比如房屋不用清绘，电杆内业模型上采集的外业不用实测，道路、水系等线状地物只需标明性质及宽度，不用再仔细清绘，从而使外业的工作量减少，为整个项目赢得了时间。

2．6DEM采用自动匹配及人工修测的方法DEM获取的一般方法有自动匹配和人工采集。

本项目是将二者有机结合起来，先进行自动匹配，在此基础上进行人工干预，将匹配精度超限的点删除，再采集必要的地形线、断裂线等。

它的优点在于避免了全人工采集的繁琐，同时提高了DEM成果的精度。

这种方法的实现同样归功于PF能进行高精度的DSM匹配，很大程度上减少了人工干预的成本。

2．7采用新技术后地形图成果的数学精度高程精度及平面精度检测。

在外业巡视的过程中抽取部分图幅进行了地形图的成图精度检测，即在一个测段内均匀选取25个左右的高程及平面检测点，野外实测其高程值或平面坐标，与所对应的地形图中的高程及平面进行比较，计算地形图地物点平面中误差及高程注记点的高程中误差。

对每条公路抽取10%的图幅进行平面精度和高程精度检测，这里摘录其中一条公路的平面及高程中误差精度统计表参见表1。

05第5期矿山测量2011年10月表1曲靖－宣威地形图精度检测成果表图号平面检测点数平面中误差（m）粗差率（%）高程检测点数高程中误差（m）粗差率（%）080190．300180．090 081300．400210．350 083170．420230．160 084230．540220．310 087210．370290．160 090240．540280．310 093250．510300．270 095290．533．1210．310 098310．353．2340．270 099300．540200．241．9 112260．400390．160 114260．290310．400 116260．230270．150 139290．600280．160 199260．750230．220 219250．610250．310 163300．810240．290 164270．520220．180 165250．470260．142．1 198280．562．9280．250 201260．450210．300 202210．360240．240从表1中可以看出，本测区的最大平面中误差为0．81m，最大高程中误差为0．40m，而公路勘察规范中要求平面中误差限差为1．2m，高程中误差限差为0．8m，因此地形图精度指标完全符合规范要求。

3结语由于本次高速公路测量采用先进的航测仪器及新的成图技术完成全部测量任务，使得本项目与以往的高速公路测量相比，去掉了外业像控测量及路线野外点测量，优化了外业调绘手段；采用国际上最先进的ADS80航摄系统与PF结合的方法完成数字空三及DEM、DOM制作，工期极大缩短、成果质量优良、达到了事半功倍的效果。

为公路部门实现全部数字化、高效设计提供了基础条件，也为高速公路测量探出了一条新路，同时也将在水利、管线、电力等领域得到广泛地推广使用。

参考文献：［1］李学友.IMU/DGPS辅助航空摄影测量原理、方法及实践［D］.郑州：解放军信息工程大学，2005．［2］张祖勋，张剑清.数字摄影测量学［M］.武汉：武汉大学出版社，1996．［3］JTG C10－2007，公路勘测规范［S］.［4］赵林等.遥感图像的解译在矿区公路建设中的应用［J］.矿山测量，2004（4）.［5］汤凯煌等.公路工程测量中坐标系的建立［J］.矿山测量，2007（4）.作者简介：张丽（1968－），女，云南昆明人，高级工程师。

1988年毕业于云南省交通学校公路专业，现在云南省交通规划设计研究院从事公路勘察设计工作。

（收稿日期：2011－06－22）15第5期张丽：高速公路测量新技术探讨2011年10月ENGLISH ABSTRACTS OF MAIN ARTICLES IN THIS ISSUEThe Method of Fast Mapping of 1：5000in the Coal Mine ———In the paper Digital Orthophoto Map （DOM ）and high preci-sion Digital Elevation Model （DEM ）are used as the main in-formation source to realize the topographic map fast mapping in the coal mine．Moreover ，the paper also analyzes the key technology of fast mapping and checks the precision of the topographic map by GPS．The results show that it is feasible to apply the method of topographic map fast mapping to the mine because it can meet the need of the mine production and sustainable development．（Wang Zhenjie et al．）Discussion and Practice on Deformation Monitoring of Open －air Side Slope ———Based on the deformation monitoring of the lead zinc ore open －air side slope in Yinshan ，Dexing city ，Jiangxi province ，the paper introduces the entire process of the deformation monitored by GPS including the technology design of monitoring network ，field survey ，data processing and deformation analysis．The results indicate that GPS static positioning technology can reach the precision of mini －me-ter ，which ensures its advantages in the open －air side slope deformation monitoring and high －precision deformation moni-toring．（Ma Daxi et al．）Analysis on the Change Detection of DEM with Multi －sourceSpatial Data ———The paper applies the object －oriented change detection method to the change detection of DEM in Zhouqu ，the disaster area of the Debris flow ，and studies the change detection of DEM using multi －source spatial data．With the segmentation method based on the Mean Shift Algo-rithm ，the paper makes joint segmentation to the multi －source spatial data before and after the disaster in order to ob-tain the object to be studied．In this way the paper detect thechange of DEM of the object ，which can effectively detect the mud deposition area after the debris flow disaster and provide an effective automatic change detection method for the disaster assessment．（Cao Jianjun et al．）Study on Warning System for Urban Land Surface Subsidence Based on “3S ”Technology ———The present paper analyzes the provoking cause of subsidence in the process of urban un-derground space exploitation and makes timely analysis on thechange of urban surface spatial data using “3S ”technology on the basis of the features of utilizing urban underground space．Those analysis can help to reflect the deformation which has occurred immediately and accurately ，and to forecast the de-formation in the future in order to eliminate the risks in envi-ronmental protection and to avoid the accidents．（Fan Qiang et al．）Discussion on the Mining Rights GIS Database ———The Minis-try of Land and Resources of PRC starts to investigates the na-tional mining rights in 2007in order to have a better knowl-edge of our national mineral resources and to provide technical support for the protection and sustainable development of theresources．Only in this way ，the national resources will be ex-ploited reasonably and the mineral properties will be protec-ted．Therefore ，the geological prospecting units should take it as their purpose to develop the mining rights GIS database．The present paper makes a brief introduction about theKYQHC ，the data collection by CASS9．1and the database es-tablishment of ARCGIS．（Dong Haiyu．）A Method of the Drilling Coordinates Output with CASS ———Before lofting of the reconnaissance drilling ，coordinates need to be drilled into the total station memory or RTK handbook．The common method is that the data file is generated one by one based on the drilling numbers．However ，it is tedious and error －prone．In order to solve this problem ，the secondary development of CAD is adopted to output the drilling coordi-nates ，which proves to be significant and efficient in the drill-ing loft．（Fu Chongjiang et al．）Discussion on the New Technology of the Expressway Sur-vey ———The thesis introduces the general workflow of express-way survey and emphasizes the new technology and new solu-tion used in the paper with the reference of the based control and the aerial survey mapping project of Kun ming city loop expressway ，Songming －Kunming expressway ，Qujing －Xuanwei expressway and Zhaotong －Maliuwan expressway．Moreover ，the accuracy statistics proves that the present pro-ject is reliable and feasible ，which provides meaning reference for the highway survey．（Zhang Li．）The Research on the Application of Precise Point Positioning Technology in Expressway Aerial Survey ———Based on a brief introduction on Precise Point Positioning （PPP ）and IMU /GPS auxiliary aerial survey technology ，the paper makes the IMU /GPS system data processing test and analyzes the PPP accuracy and IMU /GPS joint －processing accuracy．What＇smore ，compared to the conventional aerial survey ，it summari-zes the advantages of precise point positioning technology＇s im-plementation in expressway aerial survey workflow ，which pro-vides a new solution to highway aerial photography field ground work．（Li Zhongjun．）Research on Rule of Crack ＇s Plane Distribution Caused by Mining ———Surface cracks caused by mining matters the safe-ty of hydraulic structures ，based on which ，the paper studies on the rule of cracks＇plane distribution caused by mining．Be-sides ，through analyzing the distribution of measured surface cracks ，the paper finds the angle parameters of the distribu-tion range of cracks and the rule of crack＇s dynamic develop-ment．Finally ，relation between cracks and plane deformation leading to them are analyzed ，which is significant for produc-tion safedy．（Zheng Hui et al．）Observation and Research of the Land Surface Movement un-der the Condition of Gangue Filling ———The surface move-ment observatory of Gangue filling lane in Jining No．3coal mine Area 18provides the rules of the surface movement anddeformation ，which gives the basis to the overall planning for mining area ，environmental assessment and "Village ，water ，railway and main lane"pressure coal mining．It also ensures the safety of the buildings on the influenced range．（Zhang Guangxue et al．）Discussion on the Teaching Method Reform of Network Engi-neer Survey ———Network has become the media representativefor its flexibility and interactivity ，which satisfies the demand of study manner to learning environment．Considering the cul-tivation goal of Civil Engineering and the new technology de-velopment of modern engineering survey as well as the marketdemand ，the paper summarizes the reforming experience of the teaching methods in the refined course of Network Engineer Survey．Meanwhile ，it emphasizes that teaching means inno-vation is the key point of the network course and the improve-ment of teaching quality ，which will finally determine the quality of students．（Zhou Jiaxiang et al．）The Role Analysis of “3S ”Technology for Modern Cartogra-phy Course ———“3S ”includes Global Positioning System （GPS ），Remote Sensing （RS ）and Geographic Information System （GIS ），which is important for modern cartographymapping and relative courses．This paper introduces “3S ”and its application in modern cartography and analyzes its signifi-cance for modern cartography course．Finally the practice task with “3S ”of modern cartography course is designed in detail．（Gao Xiangwei et al．）。