像控点布设方案对既有线中线测量精度影响分析

2018-03-02宗伟丽

铁道勘察 2018年1期

宗伟丽

(中国铁路设计集团有限公司，天津 300251)

全站仪、GPS-RTK方法是目前既有线中线测量中最普遍的方法，该类方法可满足既有线勘察设计的精度要求，但上线工作量较大且效率较低。

考虑既有线上线作业的时间、上线作业的安全风险等因素，基于DMC230大幅面数码航摄仪，开展了多个项目的既有线测绘应用研究，形成一套完整的作业方案，实现了航测既有线技术在横断面测量、中线测量等方面的应用。

文献[1]阐述了POS辅助数码航空摄影测量在既有铁路测绘中的应用，证明了航测方法应用于既有线测量的可行性，为既有线测绘工作提供了一种全新的方法。在前期航测方法解决既有线测绘实践应用的基础上，针对应用中的问题，对像控点布设方法进行改进，并进行精度验证。

研究思路为：首先分析目前航测方法既有线中线测量像控点布设过程中面临的问题，提出抽稀曲线内侧像控点布设方案，对其精度进行统计，并对作业过程中影响中线测量的误差进行分析。

1 像控点地面标志布设现状分析

(1)像控标志布设困难

既有线测绘项目中航测像控点通常采用布设地面标志的方式。基于提高像控点辨认度和量测精度的考虑，对既有线测绘项目中航测像控点地面标志的尺寸、样式、材质等已经进行了充分的研究论证，形成了初步的结论，但针对积雪覆盖的山地、淤泥遍布的田地等难以通行的测区，外业像控点布设则较为困难且效率低下。

(2)像控点布设数量大

既有线测绘项目单航带布设存在覆盖宽度小、线路走向复杂、航线设计测区多等问题，导致传统布设方式下像控点布设数量较多。

此外，周围坏境、天气因素、人为破坏、航飞进度的滞后等因素也会导致像控点被破坏。因此，在保证既有线中线测量精度的前提下，合理优化像控点的布设方案是十分必要的。

2 方案实施

基于航测方法既有线中线测量的现状，探求一种既保证既有线中线测量精度，又能提高作业效率的技术方案十分必要。提出一种抽稀曲线内侧像控点的技术方案，并与外业实测数据进行对比论证。

2.1 数据源

试验区域选取东北某既有线电气化改造项目，航飞采用DMC230数码航摄仪，POS系统为POS AV510。数码航摄仪焦距为92.049 cm，像素为5.6 μm，像幅尺寸为87.0912 mm×79.206 4 mm，为保证既有线测绘的精度，应在航空摄影前布设像控点地面标志。本次航飞获取了5 cm高分辨率数码影像(航向重叠度60%、旁向重叠度30%)。航飞过程中需架设地面基站进行同步观测，采用差分解算获取每一张航片的外方位元素。获取的高分辨率航摄影像如图1所示(图中铁轨、枕木、枕木刷标清晰可见)。

图1 5 cm高分辨率影像

2.2 技术流程

航测方法既有线中线测量流程如图2所示。

图2 航测方法既有线中线测量流程

2.3 技术方案

(1)传统像控点布设方案

该既有线电气化改造项目中线位稳定，航飞获取数据覆盖范围小，且全部是单航线。受铁路走向影响，测线较短。为增加空三加密的稳定性，将多条测线合并为同一个区域网进行空三加密。在带状区域网两端各布设一对像控点，在航向相接处各布设一对像控点。为了充分利用外业资料，提高测量精度，将2 km间距的水准点作为平高点加入测区，试验区内包含三条单航线，设置平高控制点及水准点共18个，如图3所示。

图3 试验区内传统像控点布设示意

空三加密后对既有线中线进行采集，考虑既有线内轨加宽外轨加高的特性，直线段采集左轨、曲线段采集外轨，通过偏移的方式获取既有线中线，并与外业实测数据进行对比。采集的既有线中线为单一的线状地物，若采用里程坐标法进行精度对比会将里程丈量误差累计并影响精度对比结果。因此，试验采用垂直偏差法进行精度分析。该方法以获取的既有线中线为基础，采取垂直投影的方式进行里程定位并进行精度对比，统计垂线偏差如表1所示。