新型測繪技術結合EPS 平臺在隧道竣工測量中的應用

龔良雄

（南昌市測繪勘察研究院有限公司，江西 南昌 330013）

隧道竣工規劃中的驗收測量是城鄉規劃監督管理的一項重要工作，主要包括竣工地形測量、道路中線測量、縱橫斷面測量等內容。近年來，各種新型測繪技術迅速發展，與傳統方法相比，它們不僅提高了作業效率，同時確保了測繪成果的質量。

三維激光掃描技術以非接觸式手段直接獲取被測物體表面的三維點云坐標數據，憑借其高精度、高速度、高分辨率等特點，可準確地、詳細地構建出被測物體表面的數字化三維模型[1]，例如建筑立面圖、歷史建筑三維模型、BIM 模型、隧道模型等[2-5]。無人機傾斜攝影技術以其高效率、高精度、低成本、作業靈活等特點，在數字與智能城市、城市建設與管理、國土空間規劃、聯合測繪、征地拆遷等領域內有著廣泛的應用[6]。EPS 地理信息處理平臺是面向地理信息生產的處理平臺，該平臺結合了計算機輔助制圖與地理信息系統技術，以圖形和屬性數據庫為中心，將測繪成果信息化、數字化[7]。EPS 地理信息處理平臺包含數據編輯與處理、數據拓撲與屬性檢查兩大模塊，并且該平臺提供腳本開發和SDL 二次開發等兩種開發模式。

為此，本文以實際生產項目為例，結合EPS 地理信息內業處理工作平臺，重點闡述了三維激光掃描、傾斜攝影兩種新型測繪技術在隧道竣工測量中的應用，并對點云數據成果及傾斜攝影模型成果精度進行了比對分析。

1 技術流程

總體技術流程主要分為：（1）地面傾斜攝影模型制作；（2）隧道內部模型構建；（3）內業成果數據生產。

地面傾斜攝影模型制作主要內容包括：（1）外業踏勘；（2）飛行參數設置；（3）影像采集；（4）像控點測量；（5）空三計算；（6）模型三維重建。

隧道內部三維激光點云模型制作主要內容包括：（1）隧道內部點云數據的數據采集、數據拼接及絕對坐標轉換；（2）隧道內部矢量化數據成圖。

內業成果生產主要內容包括：（1）隧道中心線比對；（2）縱斷面比對；（3）橫斷面比對；（4）隧道竣工總平面圖制作。

本文采用的總體技術流程如圖1 所示。

圖1 總體技術流程

2 工程實例

本文以艾溪湖隧道竣工測量為例，該工程西起京東大道，東至創新一路，長約2.6km，分為湖西岸段、湖面段及湖東岸段等三段，其中湖面段約700m，隧道主體路幅寬度29m（含主體箱涵），設計時速60km/h。

2.1 外業數據采集

外業數據采集分為傾斜攝影影像和地面三維激光點云數據采集。傾斜攝影影像采集利用大疆精靈4 Pro模擬五鏡頭獲取影像數據，并在隧道測區地上區域內均勻布設像控點，最后在測區內利用傳統測繪手段，均勻采集了20 個平面特征點及20 個高程點。

地面三維激光點云數據采集利用RTC 360 三維激光掃描儀采集數據，在掃描前需要設定儀器的掃描參數。設定完掃描儀參數之后，在隧道內部均勻布設黑白標靶，最終開始對艾溪湖隧道工程進行三維激光掃描，如圖2 所示。

圖2 三維激光掃描

2.2 傾斜攝影三維模型制作

傾斜攝影三維模型制作采用Smart3D 實景三維建模軟件，立體測圖采用EPS 地理信息工作平臺，處理后的隧道地上部分正射影像、傾斜三維模型及如圖3、圖4 所示。

圖3 正射影像

圖4 傾斜三維模型

2.3 隧道內部點云模型構建

在開始構建隧道內部點云模型之前，以紙質黑白標靶的形式在隧道內部共布設178 個標靶控制點，并采用RTK 技術結合徠卡全站儀采集黑白標靶的三維坐標。將采集后的三維點云數據導入Register 360 軟件中，進行點云數據智能化拼接，智能化拼接后需要檢查所有測站間的拼接精度，以保證整體點群精度。然后標靶的坐標信息導入軟件中進行剛體變換，即可得到絕對坐標系下的點云模型。

2.4 成果內業處理

隧道竣工測量成果內業整理采用EPS 地理信息工作平臺，借助于地面傾斜三維模型和隧道內部三維激光點云數據，對隧道地上地隧道內地形進行矢量化成圖，然后進行隧道中線位置比對、縱橫斷面比對、用地紅線比對等內容。

2.5 精度分析

為了分析傾斜攝影模型及點云三維模型的精度，將外業采集的平面特征點和高程點與模型中對應的平面特征點與高程點進行精度比對分析，平面中誤差為0.061m，高程中誤差為0.082m，各項精度指標均滿足江西省“多測合一”技術規程要求。平面、高程精度如圖5 所示。

圖5 誤差分布圖

3 結語

本文利用三維激光掃描、傾斜攝影等新型測繪技術，結合EPS 地理信息工作平臺，詳細闡述了新型測繪技術及EPS 平臺在隧道竣工測量中的內外業作業流程，并驗證了三維激光掃描點云數據、傾斜攝影模型精度滿足相應技術規程要求。工程實驗結果表明：新型測繪技術有效地提高了隧道竣工測量的外業效率，同時也為其他正在開展的隧道竣工測量項目提供了實踐參考。