摄影测量与遥感技术在城市轨道交通工程建设中的应用

2020-11-26王龙波

商品与质量 2020年4期

王龙波

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自20世纪80年代起，航空摄影测量技术在我国多个城市中获得应用，尤其是在大比例地形图中的应用。随着我国社会生产力的不断提升以及经济社会的不断发展，我国各大中小城市，先后成立了多种形式的航空测量机构，并能更好地开展航测、遥感有关的业务，在一定程度上促进了大比例航测成图技术在城市测绘机构中的应用，推动了多种高新测绘技术的发展。

1 摄影测量与遥感技术的发展意义

当前，遥感及航空摄影测量技术已经被广泛地应用于农业、水利工程、气象监测、城市建设中，在我国国民经济发展中扮演着重要角色。从20世纪70年代中后期起，摄影测量技术已经发展为数字化摄影。首先，数字化摄影技术的发展促进了测绘技术的发展。从20世纪70年代中后期起，我国摄影测量计数由传统的模拟测量发展为解析摄影测量，意味着我国传统测绘技术体系逐渐被打破[2]。当前，数字高程模型、数字线划图、数字正射影像结合地名、土地数据库的测绘技术体系已经形成，从而为摄影测量技术的应用打下了良好的环境基础。通过遥感及航空摄影测量技术的应用，帮助国家掌握了大量的地理信息。20世纪80年代，我国政府通过陆地卫星对我国土地资源应用状况进行了全面的调查，并通过高分辨率遥感数据对国内土地资源进行了系统的调查和分析[1]。其次，提升了空间数据获取能力。经过50多年的发展，我国空间数据获取能力获得了大幅度的提升，并在遥感数据处理平台基础上建立了完善、科学的卫星遥感影像地面处理系统，从而为我国自主产权的地面观测数据服务系统的建立打下了坚实的基础。

2 几种测量新技术的应用探讨

2.1 倾斜数字航空摄影

倾斜数字航空摄影是航空摄影测量的一种应用方向，只是在搭载的航摄仪上有区别，倾斜数字航空摄影是在无人机平台上搭载倾斜数字航摄仪。倾斜航空摄影数据具备多视角、高重叠度、顶面和侧面纹理丰富等特点，通过成熟的处理软件能够在航片数据获取后快速生产出带真实纹理信息的高精度的三维模型。在城市轨道交通建设过程中，对建设范围内的主要道路、建筑、市政设施等建立三维模型，为城市轨道交通的规划、建设、管理提供虚拟可视化的数据支撑，实现对现状及规划方案三维化、实景化、标准化和数字化的叠加显示，为决策提供支持。

2.2 三维激光扫描

随着全自动测量机器人的发展，测量机器人正在慢慢代替传统的全站仪测量方法，实时、自动监测。随着三维激光扫描技术的发展，利用三维激光扫描仪快速获取隧道断面数据。现有的收敛计、全站仪等形变监测手段仅能获取部分单点数据，难以全面反映隧道整体形变特征。三维激光技术可以在短时间内，全面获取变形监测对象的整体表面点云信息，通过对点云数据的处理，提取出中轴线，沿隧道中轴线等间隔连续地截取隧道断面并对截取的断面拟合椭圆，分析拟合出的长、短半轴与设计半径的差异，最后针对差异较大的断面找出形变量较大的点位[2]。通过三维激光扫描技术监测隧道断面具有精度高、覆盖全面的特点，其丰富的高精度点云数据能够准确反映出隧道断面出现的变化，为地铁结构安全分析提供有力的数据支撑。

2.3 D-InSAR技术

合成孔径雷达干涉测量（D-InSAR）技术是采用差分干涉技术获取地面的微小变化，当两次成像期间地面发生微小形变时，将地形相位、平地相位、大气延迟相位等从相位中去除，得到监测区域的地表形变信息。作为一种新型的空间大地测量技术，具有全天时、全天候、目标范围广的观测能力，能够获取高精度、高分辨率、大范围的地表形变信息[3]。将这种新技术引入城市轨道交通工程领域，可以准确有效地监测大范围的地面沉降变化。开展城市轨道交通工程建设和运营期间的变形监测，及时掌握工程及其环境周围可能产生变形的区域及对象，确保城市轨道交通工程建设和运营安全及其环境安全，已成为城市现代化建设中不可缺少的重要工作[4]。

2.4 机载侧视雷达技术的应用

机载侧视雷达指的是安装于飞机机身两翼、飞机下方的天线设备，可随着飞机飞行，扫描飞行器下方、两侧的地形、地质、地貌特点，并通过高分辨率获取精度水平较高的地理信息。搭载于飞行器的测试雷达，主要包括发射器、接收机、传感器、数据存储以及数据处理等设备。当前，机载合成孔径侧视雷达已经被广泛应用于农业、环保、城市建设、资源勘测、海洋调查、地质勘察、工业、林业等经济民生的重要产业领域。机载、星载的SAR影像技术，主要应用于地形、地貌的立体检测中。在雷达图形技术基础上获取地形、地貌信息，除要求在异轨雷达基础上进行立体测量外，还要求通过一种全新的雷达干涉测量技术，以获取大范围的地形、地貌图形信息。当前，雷达干涉测量技术已经被广泛地应用于地形地貌检测、海面洋流检测、舰船跟踪、火山灾害检测等方面[5]。