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迎难而上,抢占机遇,融合测绘助力高速公路事业新发展

2021-03-26

我国已有高速公路特别是中东部高速公路的交通通行量日趋饱和,部分地区骨干高速公路交通堵塞现象日趋明显,已有高速公路交通通行能力与国家经济社会快速发展对高速公路的交通保障能力要求的矛盾已越来越大,大量高速公路改扩建工程建设工作己迫在眉睫,高速公路改扩建己成为未来十多年我国高速公路建设事业新的热点。

高速公路改扩建测绘以其测量精度要求高、作业安全风险高、工序复杂著称,特别是路面部分超高精度、海量点云数据获取等工序,满足路面海量点云高程中误差2cm,这对大多数测绘单位来说都具有一定的挑战性。山东鲁邦坚持迎难而上,抢占机遇,通过经验总结和技术创新,形成一套具有鲁邦特色的行业应用解决方案。本文以东青(东营至青州)高速公路改扩建为例,介绍下高速公路改扩建测绘项目生产组织与作业过程。

         项目概况

东青高速公路是国家高速公路“7918”网中的长深高速公路和荣乌高速公路中的一段,山东省公路规划网“五纵连四横,一环绕山东”中的一纵---东(东营港)至临沂(鲁苏界)高速公路的重要组成部分,是贯穿东营市南北和青州市的交通大动脉,也是连接胶东半岛、山东东南部通往京津地区的黄金通道。

任务要求

工作内容包括控制测量、地形图测绘、移动扫描、机载雷达扫描、工点测量以及外业辅助调查。这是涉及大地测量、航空摄影测量、地理信息、工程测量与地图制图等多学科、多专业的大型综合测绘业务;需要应用智能全站仪、管线探测仪、电子水准仪、GNSS接收机、航测无人机以及多平台激光雷达等诸多高端测绘装备,由于新装备与新技术的应用在车流如织的作业环境中,其结果存在着诸多不确定性和风险性。

项目组织

在项目开展之前,公司生产办组织开展项目启动会暨技术安全交底会,学习本项目技术设计、实施方案、安全生产规范等,培训项目组职工本项目作业方法、技术要求、安全注意事项,并组织了交底学习考试。通过对关键工序的生产演练与培训学习,为后续项目安全、质量、进度等奠定了坚实的基础。

生产实施

     4.1 无人机航测

兵马未动粮草先行,无人机组就是公司的先遣部队和排头兵。在本项目采用两架相同型号的飞马D2000无人机进行航空摄影测量,用以获取测区正射影像,为地形图采集和线路调查提供高清晰数据源。

表1  航空飞行参数

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空三加密与外业航飞基本保持同步,通过计算机集群方式当天航飞数据当晚处理,保证第二天内业数据采集。

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图1飞马D2000无人机航摄系统

    4.2 地形图采集与编辑

地形图采集及编辑使用清华山维研发的EPS三维成图软件,在正射影像和实景三维模型的基础上进行地形图采集与编辑。

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图2地形图采集与编辑内业培训

     4.3 多平台激光雷达扫描

项目特点:高速公路改扩建项目,设计对高速公路路面等既有设施要求精度高,要求原有高速路面高程精度≤±2cm限差;外围精度要求低,地形地貌高程精度≤±10cm限差。

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图3移动测量路面防护

 在综合考虑生产成本投入的基础上,本项目分别采用移动测量获取超高精度路面点云与轻型机载雷达设备获取外围点云。为确保项目顺利实施,公司安排专人与路政、高速交警、业主等单位协调并办理施工许可。

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图4车载Lidar扫描系统

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图5车载Lidar扫描成果样例

移动测量采用VSurs-E型道路三维激光移动巡检设备,系统搭载Z+F 9012激光扫描仪、SPAN-ISA-100C组合导航系统、Ladybug5/5+全景相机、GE120-09C工业相机,具有快速地采集高密度高精度激光点云数据、高分辨率道路图像数据和可量测全景数据功能。可获取道路路面、道路设施和道路地形等三维道路空间信息,进而分析道路损坏、平整度和车辙等路况信息,本项目主要获取高精度路面点云数据,用于精细还原道路现状。

4.4 控制测量

统一的坐标基准和转换参数历来是测绘行业最基本要求,在长距离大型工程项目中,特别是以超高精度要求的测绘项目,控制测量精度直接决定着后续成果的精度质量。由于东营市位于黄河冲积平原,而青州市地处鲁中山区沂山山脉北麓,不规则地表沉降引起水准精度不达标几乎是注定的现象。通过现场踏勘和控制点复核,高程转换精度与实际检验精度悬殊较大,部分地段检验高程值相差超过0.3m,转换参数基本无法使用。

受国家高等级控制点复测周期影响,这一不规则地表沉降影响目前没有很好的办法解决,结合技术方案设计,本项目采用“先控制、后碎步”方案,率先建立施工控制网,通过GNNS静态观测与水准联测重新计算坐标转换参数;考虑到工期问题,在控制测量开展的同时,采用大地水准面精化技术计算坐标转换参数,对测量精度要求不是很高的地物特征点进行坐标采集。

总结

东青高速公路改扩建测绘项目是继京沪高速公路改扩建、京台高速公路改扩建之后的又一大型测绘项目,作业方案得到了持续优化,测绘精度进一步提高,鲁邦人在重大工程建设中服务保障能力又上一个新台阶。

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