邊坡綠化工程綠化及噴播范圍現(xiàn)狀航攝測(cè)量

吳橋軍，李永超，馮學(xué)勝

(1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一〇三地質(zhì)大隊(duì)，貴州 銅仁 554300；2.自然資源部第七地形測(cè)量隊(duì)，海南 海口 570203)

0 引 言

如今我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)進(jìn)程逐步推進(jìn)，使得一些山區(qū)內(nèi)的高速公路項(xiàng)目規(guī)模越來越大。這類高速公路經(jīng)過高挖低填之后，會(huì)在路邊形成邊坡。由于邊坡是裸露的，而且經(jīng)過人工干預(yù)后，若沒有植被的覆蓋很容易導(dǎo)致邊坡不夠穩(wěn)定，進(jìn)而產(chǎn)生滑坡或者塌方等嚴(yán)重事故。為了保障人們出行和通車安全，同時(shí)恢復(fù)周邊生態(tài)環(huán)境，必須及時(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)邊坡綠化工程噴播范圍進(jìn)行測(cè)量。

1 工程概況

1.1 測(cè)區(qū)情況

該次工程位于銅仁市朱砂古鎮(zhèn)萬(wàn)山國(guó)家礦山公園，公園大門邊坡需要進(jìn)行綠化防護(hù)，該工程的主要特點(diǎn)是交通便利且有快速路干道，也正因如此，該邊坡綠化工程具有較為顯著的內(nèi)落差，且在綠化噴播范圍內(nèi)有很多灌木，所以后續(xù)開展測(cè)繪工作比較困難。

1.2 控制情況

采用衛(wèi)星定位、數(shù)字通訊等技術(shù)建立數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，同時(shí)基于RTK技術(shù)建立參考站，對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)的坐標(biāo)進(jìn)行獲取和測(cè)量，從而判斷該測(cè)量點(diǎn)是否符合測(cè)量需求。同時(shí)根據(jù)測(cè)區(qū)情況，需要在合理的位置設(shè)置測(cè)量控制點(diǎn)。控制點(diǎn)的選擇需要符合以下要求，首先，需要對(duì)周邊的交通情況以及測(cè)量區(qū)域的地形進(jìn)行考量，控制點(diǎn)盡量選在一些比較穩(wěn)定且利于保存的位置；其次，控制點(diǎn)的選取需要盡量開闊，以此來保障控制面積符合要求，避免產(chǎn)生障礙物遮擋，影響GPS數(shù)據(jù)采集；再次，為了保障測(cè)繪安全，控制點(diǎn)需要盡量遠(yuǎn)離高壓電線；最后，確保控制點(diǎn)周邊不存在強(qiáng)烈反射區(qū)域，例如大片玻璃或者水面等，以免影響電磁波反射路徑。

2 邊坡綠化工程綠化及噴播范圍現(xiàn)狀航攝測(cè)量

在該工程中，需要對(duì)綠化工程噴播范圍進(jìn)行調(diào)研，確定綠化噴播范圍及其邊界線，由于該邊坡噴播范圍內(nèi)生長(zhǎng)有大量灌木，難以清晰地觀察期范圍，因此需要經(jīng)過調(diào)研后在邊坡邊溝處劃分界限，再由測(cè)量人員對(duì)該區(qū)域進(jìn)行航攝。

2.1 航攝測(cè)量技術(shù)

2.1.1 像控點(diǎn)的選取

在該次邊坡綠化工程中，需要在測(cè)繪區(qū)域內(nèi)進(jìn)行像控點(diǎn)的選取和均勻布置，由于測(cè)繪區(qū)域的地勢(shì)起伏比較明顯，而且邊坡表面覆蓋有大量灌木等植被，因此將像控點(diǎn)選取在了公園門口的馬路上，在斑馬線位置設(shè)置像控點(diǎn)，同時(shí)，為了進(jìn)一步提升像控點(diǎn)布置效率，還需要以斑馬線的外角點(diǎn)作為像控點(diǎn)并選取對(duì)空視角較好的角度。

2.1.2 像控點(diǎn)測(cè)量

采用衛(wèi)星定位服務(wù)技術(shù)完成像控點(diǎn)測(cè)量工作，為了保障像控點(diǎn)測(cè)量精度，需要滿足以下測(cè)量要求，在對(duì)像控點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需要控制觀測(cè)時(shí)間在15 s以上，每一個(gè)像控點(diǎn)需要觀測(cè)2次以上。在衛(wèi)星定位穩(wěn)定之后再行記錄像控點(diǎn)觀測(cè)值，需要保障2次觀測(cè)之間的水平坐標(biāo)差值不超過2 cm且垂直坐標(biāo)差值不超過3 cm。

2.2 航攝測(cè)量準(zhǔn)備

規(guī)劃飛行路線和任務(wù)，在實(shí)際進(jìn)行航攝測(cè)量之前，相關(guān)工作人員根據(jù)測(cè)繪區(qū)域的范圍、航高以及飛行設(shè)備(無人機(jī))的飛行時(shí)間等因素，對(duì)飛行設(shè)備進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，同時(shí)規(guī)劃好飛行路線，完成航攝任務(wù)。

2.3 航攝測(cè)量過程

航攝測(cè)量過程中，需要嚴(yán)格按照?qǐng)D1的流程開展工作，首先，需要對(duì)邊坡測(cè)繪區(qū)域進(jìn)行觀察并收集相關(guān)資料，完成現(xiàn)場(chǎng)勘查后，需要對(duì)飛行設(shè)備進(jìn)行檢查，確保其可以正常運(yùn)行，同時(shí)還要設(shè)計(jì)合理的航攝路線。采取低空數(shù)碼航攝的方式收集邊坡數(shù)據(jù)信息，完成后對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行檢查，若其中存在問題，則需要再次觀察邊坡地形并重新設(shè)計(jì)航線。若航攝數(shù)據(jù)質(zhì)量不存在缺陷，則可以進(jìn)行后續(xù)航片的矯正、質(zhì)量檢查和DLG制作。

圖1 航攝測(cè)量流程圖Fig.1 Flowchart of aerial photography measurement

2.4 航攝質(zhì)量檢查

完成航攝測(cè)量后獲得航片，航片是對(duì)邊坡進(jìn)行測(cè)繪得出的最基本資料，航片質(zhì)量將會(huì)直接影響航攝測(cè)量的成圖效果和測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性，因此，必須對(duì)航攝測(cè)量的質(zhì)量進(jìn)行檢查。航攝質(zhì)量檢查的內(nèi)容包括兩方面，首先是對(duì)航攝設(shè)備飛行質(zhì)量的檢查，觀察航片重疊度和航高是否符合要求，要求實(shí)際航高和最初的設(shè)計(jì)之間差異不超過20 m，確保航線不要發(fā)生偏移情況，確保航攝區(qū)域的邊緣得到全面覆蓋，甚至可以適當(dāng)超出邊界線。其次是對(duì)航片質(zhì)量進(jìn)行檢查，觀察航片是否清晰，是否存在遮擋或者反光等影響航片清晰度的情況。

2.5 外業(yè)調(diào)繪補(bǔ)測(cè)

外業(yè)調(diào)繪補(bǔ)測(cè)是航攝測(cè)量工作的最后一道工序，在開展這項(xiàng)工作之前，需要做好資料準(zhǔn)備，隨后就可以進(jìn)行外業(yè)檢查。要求測(cè)繪人員嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案的要求，根據(jù)線劃圖開展外業(yè)調(diào)繪和補(bǔ)測(cè)，在調(diào)繪補(bǔ)測(cè)過程中，測(cè)繪人員需要仔細(xì)比對(duì)原圖中的符號(hào)和線條，同時(shí)將與調(diào)繪工作相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)注，標(biāo)注要簡(jiǎn)潔易懂，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)交代不清晰的問題。外業(yè)調(diào)繪補(bǔ)測(cè)主要工作內(nèi)容是對(duì)地理信息等進(jìn)行標(biāo)注，對(duì)原圖上不存在的地貌等信息進(jìn)行補(bǔ)測(cè)，確保地貌的精準(zhǔn)度。若航片中存在差錯(cuò)和缺漏，采取外業(yè)調(diào)繪補(bǔ)測(cè)可以對(duì)其進(jìn)行處理。

3 邊坡綠化工程綠化及噴播范圍航攝數(shù)據(jù)處理和分析

綠化及噴播區(qū)域現(xiàn)狀，見圖2。

圖2 綠化及噴播區(qū)域現(xiàn)狀圖Fig.2 Status of greening and spraying area

3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

在進(jìn)行邊坡綠化工程綠化及噴播范圍航攝數(shù)據(jù)的處理和分析之前，需要對(duì)航攝數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，其中包括去除噪點(diǎn)、點(diǎn)云著色等諸多工序，通過儀器設(shè)備獲取測(cè)繪范圍內(nèi)的物體紋理信息，再將取得的圖片數(shù)據(jù)附著至點(diǎn)云上從而生成更加直觀且色彩更加真實(shí)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)過于龐大因此電腦難以支撐其運(yùn)行，必須對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行精細(xì)化分割和去噪處理。

3.2 面積獲取

對(duì)邊坡范圍面積的計(jì)算需要先提取點(diǎn)云，再建立三角網(wǎng)，從而完成對(duì)邊坡表面積和體積的計(jì)算，在計(jì)算過程中，需要保證用于計(jì)算的點(diǎn)云符合計(jì)算需求，要求其分布均勻且能夠充分反映出計(jì)算對(duì)象的特點(diǎn)，另外，根據(jù)工程測(cè)繪的需求，需要科學(xué)設(shè)置點(diǎn)云格網(wǎng)大小，一般需要設(shè)置在1.0～5.0 m之間。計(jì)算工作需要至少進(jìn)行2次，同時(shí)在2次計(jì)算結(jié)果差異不超過3 %的情況下，可以取其均值作為最后的計(jì)算結(jié)果。

使用HiData圖庫(kù)一體化平臺(tái)對(duì)綠化及噴播面積進(jìn)行計(jì)算，具體計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 礦山公園種植綠化統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Statistics of planting and greening in mine parks

4 航攝測(cè)量成果質(zhì)量評(píng)述

對(duì)獲取到的航攝測(cè)量數(shù)據(jù)需要進(jìn)行檢查，平面精度需要符合±3 cm，且高程需要符合±5 cm的要求，這樣才能滿足航攝測(cè)量的基本要求。同時(shí)為了確保航攝測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)度，需要使用影像成圖等計(jì)算軟件對(duì)綠化范圍和噴播面積進(jìn)行計(jì)算，通過對(duì)計(jì)算結(jié)果的對(duì)比分析，判斷對(duì)綠化及噴播范圍的計(jì)算是否精準(zhǔn)可靠。由于該文示例工程綠化噴播范圍中生長(zhǎng)有大量灌木叢，因此其邊界線不夠明確，所以該次針對(duì)該范圍的航攝測(cè)量根本目的是獲取其原始噴播范圍的現(xiàn)狀面積，但是航攝影像中只能體現(xiàn)出噴播面上灌木叢的高程數(shù)據(jù)，而由于灌木叢的長(zhǎng)勢(shì)有所差異，因此該次計(jì)算過程中得到的結(jié)果僅供參考。

5 結(jié) 語(yǔ)

總而言之，在邊坡綠化工程中，綠化及噴播范圍現(xiàn)狀航攝測(cè)量非常關(guān)鍵，可以得到相對(duì)準(zhǔn)確的航攝測(cè)量結(jié)果，以此來解決高成本、低效率的測(cè)繪問題，同時(shí)也保障了人員的安全。