基于倾斜摄影技术的土方算量在公路工程塌方路段的应用研究

秦超红

（中铁北京工程局集团北京有限公司，北京100000）

1 引言

寻甸至沾益高速公路（昆明段）土建1 标段位于云南省昆明市寻甸县境内，起讫里程K0-010～K9+327，全长9.337km；设计双向六车道，路基宽度33.5m，设计时速100km/h。路基工程主要难点为线路地质情况较差，水系复杂，施工过程中边坡垮塌隐患大，挖方路基渗水情况严重，最大边坡六级，最大高度46m，边坡防护形式为锚杆、锚索框格梁，拱形骨架，三维植被网等多种形式相搭配，施工生产安排难度大。其中K0+100～K0+310 左侧路堑边坡位于山顶处，单面坡汇水面积较大。路堑边坡在施工过程中，项目区接连发生大暴雨，造成地表水下灌至土体饱和，并与坡体内地下水一起从路堑边坡向外渗流，导致坡体失稳，发生边坡坍塌。

为了能够快速准确地计算出该塌方路段土方工程量，且使后期土方量结算时有据可依，项目部考虑采用倾斜摄影技术进行塌方路段土方量计算，采用大疆精灵4RTK 无人机，搭配飞马无人机管家进行航空影像数据采集，其中RTK 为中海达V90 iHand 30 手薄。

2 应用过程

塌方路段土方算量流程：利用无人机倾斜摄影测量技术建立塌方区域实景三维模型，将倾斜摄影模型导入Hidata 航测软件，在此软件平台上自动批量提取塌方范围内高程点，构建此区域三角网，再将塌方区域三角网文件导入道路测设大师，生成塌方路段横断面图，自动计算塌方区域土方工程量，如图1 所示[1，2]。

图1 无人机倾斜摄影测量作业流程

2.1 数据获取

确定测区范围为K0+100～K0+380 左侧约160m，右侧约100m，在测区布设一定数量的控制点，采用旋翼式无人机飞行平台，搭载单镜头相机，根据重叠度以及拍摄航高进行航线设计，获取地表固定物体顶面及侧视的高分辨率影像数据及纹理信息并对影像质量及数据进行检查，查看照片是否有拉花以及查看每张照片是否都有记录POS 信息（经纬度以及高程信息）。

2.2 数据筛查

影像获取后对倾斜影像质量进行检查并对照片进行筛选，将地面实拍照片以及质量差的照片一一筛选并删除。

2.3 生成实景三维模型

利用Context Capture 软件依据多视影像的联合平差与多视影像的密集匹配的计算方法对影像数据进行空三加密，再经过格网切块、构建TIN 网白模、自动纹理映射等流程，生产出测区范围内的高精度实景三维模型成果（见图2）。

图2 倾斜摄影模型

2.4 高程点提取

采用Hidata 三维测图软件进行测图，将测区高精度实景三维模型导入软件，制作工程文件，借助高精度实景三维模型快速批量提取塌方区域高程点，构建此区域三角网（见图3）[4]。

图3 批量提取高程点并生成三角网

2.5 土方量计算

将三角网文件导入道路测设大师软件进行土方量计算，并根据工程需要提取塌方路段横断面，将横断面数据导出至CAD，可在CAD 中提取填挖方面积（见图4）。

图4 导入三角网文件并提取土方工程量

3 效果检查

采用倾斜摄影技术对本项目猫狸洞塌方路段进行土方量计算，耗时情况及土方量计算结果分别如表1 和表2 所示。

表1 耗时情况对比表

表2 塌方路段土方量计算结果分析表

由表1 和表2 可知，利用无人机倾斜摄影技术进行塌方路段土方算量时，土方量计算结果能够满足精度要求，作业时间大幅缩短，工作效率显著提升，同时减少了外业作业风险，作业人员的安全得到有效保障。

4 结语

利用倾斜摄影技术结合Hidata、道路测设大师等数据处理软件进行塌方路段土方量计算，其精度满足项目土方结算需求，同时能够有效改善外业测量作业环境，保证作业人员的安全，提高测量作业效率。需要指出的是，本文仅采用倾斜摄影技术对塌方路段土方量进行计算，对于项目前期整体大面积复杂地形的土方量计算效果还需做进一步验证。