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第114期 低空遥感技术在城市轨道交通勘测设计中的应用

2021-1-14 16:00
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【52监测网】第114期 低空遥感技术在城市轨道交通勘测设计中的应用

第113期 广州地铁运营线网变形监测技术讲解

52监测网专家报告分享-第114期

《低空遥感技术在城市轨道交通勘测设计中的应用》
马贺平 上海盛图遥感工程技术有限公司

内容介绍

一、低空遥感测量技术现状

低空遥感(low-altitude remote sensing)是指在相对高度500米低空下飞行获取的遥感影像,具有机动快速、经济便捷、地面分辨率高等优势。

传统航空摄影测量(aerial photogrammetry)指的是在飞机上用航摄仪器对地面连续摄取像片,结合地面控制点测量、调绘和立体测绘等步骤,生产地形图的测量技术,并从传统的胶片摄影和模拟立体测图发展到全数字摄影和自动化处理。

航空摄影测量产品也由单一的地形图,发展到全数字系列产品,包括:数字高程模型、数字表面模型、数字正射影像图、数字栅格图、数字线划图、实景三维影像图等系列数字化产品。广泛应用于规划设计、工程建设、军事指挥、城市管理、日常生活等各行各业。

低空遥感平台包括轻型载人机、无人飞机、飞艇、动力三角翼等多种获取平台。

航空摄影内业采集设备从胶片立体多倍仪、模拟数字测图发展到全数字化测图和半自动化处理、以及人工智能AI自动化生产。

二、城市轨道交通建设需求

城市轨道交通勘测设计的应用需求
工程可行性论证;规划总体设计应用;勘察设计应用;沿线重要构筑物、建筑物保护应用;征地拆迁面积估算;填挖方量估算;抢建抢种违法监测和司法保全;施工场站安全评价和进度监测;实景三维与BIM设计应用;设计成果应用与展示。

三、低空遥感平台采集系统(飞行器+传感器)

中高空遥感飞行平台


低空遥感飞行平台


低空飞行平台


低空遥感传感器相机系统


高清视频及稳定云平台


四、航空摄影测量数字产品

数字栅格图DRG

数字栅格地图(Digital Grid Graphic)的表示方法一般用数字矩阵表示,以简单的文件格式存储在计算机中,是纸质地形图的栅格形式的数字化产品。

DRG可作为背景用于数据参照或修测其它地理相关信息,用于数字线化地图(DLG)的数据采集、评价和更新,还可与数字高程模型(DEM)、数字正射影像图(DOM)等数据信息集成使用,派生出新的可视化信息,从而提取、更新地图数据,绘制纸质地图。

数字划线图和数字高程模型

数字高程模型(DEM)


数字高程模型(Digital Elevation Model),简称DEM,是以高程表达地面起伏形态的数字集合。是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面数字化模拟是数字地形模型(Digital Terrain Model,简称DTM)的一个分支,其他各种地形特征值均可由此派生。一般认为,DTM是描述包括高程在内的各种地貌因子,如坡度、破向、坡度变化率等因子可制作透视图、断面图,进行工程土石方计算、表面覆盖面积统计,用于与高程有关的地貌形态分析、通视条件分析、洪水淹没区分析。

数字正射影像图(DOM)


DOM具有精度高、信息丰富、直观真实的优点,可用作为背景控制信息,评价其他数据的精度、现实性和完整性;可从提取自然资源和社会发展信息,为防止灾害和公共设施建设规划等提供可靠性依据;还可从中提取和派生新的信息,实现地图的修测更新。在城市测绘领域,DOM被广泛应用于城市规划设计、交通规划设计、城市建成区发展调查、市绿化覆盖率调查、风景名胜区规划、城市发展与生态环境调查与可持续发展研究等诸多方面。

数字真正射影像图(TDOM)

数字线化图(DLG)


数字线划地图(Digital Line Graphic,简称DLG)是与现有线划基本一致的各地图要素的矢量数据集,且保存各要素间的空间关系和相关属性信息。

在数字测图中,最为常见的产品就是数字划线地图,外业测绘最终成果一般就是DLG。该产品较全面地描述地表现象,目视效果与同比例尺一致但色彩更为丰富。本产品满足各种空间分析要求,可随机地进行数据选取和显示,与其他信息叠加,可进行空间分析、决策。其中部分地形核心要素可作为数字正射影像地形图中的划线地形要素。

实景三维数据(3DM)

倾斜航空摄影-真三维影像图1:500比例尺

实景三维模型+点云全息测绘产品

基于新基建需求的全息测绘产品

三维模型单体化


倾斜摄影三维影像


实景三维建模


• 采用倾斜摄影方式获取5个方位的原始影像,在ContextCapture软件支持下构建三维实景模型,地面分辨率5cm。对于航拍为覆盖的区域进行补拍,对于重区域进行精细化建模,并采用地面影像数据对航拍盲区进行修补。

• 对于沿线地物,进行分类并实现单体化,如道路模型,桥梁模型,居民地等。模型成果倒入Autodesk和Bentley平台,以满足主流的软件能够无障碍导入。模型可以根据使用需求,进行任意分块,提供三维GIS平台对大范围实景模型进行管理。

五、成果应用及展示

◇ 正射影像
总体规划设计、地形地貌更新、用地监测、拆迁面积统计与司法保全、GIS基础数据……

正射影像应用1:城市轨道建设总体规划设计


正射影像应用2:沿线地形地貌更新
• 与已有地形图叠加,更新地形图


地形更新:由于设计采用地形图版本现势性不强,个别地段现实新增建筑或拆除建筑物、临时建筑物、新建道路或改造道路等变化信息未能及时更新,将现势的正射影像与地形图套合,能有效的发现地形地貌的变化,可以有效的更新地形地貌。

正射影像应用3:沿线用地类型变化监测


正射影像与设计线路1:500地形图套合,检查地表地物变化。可用于工程勘察钻孔定位选点、设计工点、站位、车辆段和停车场周边的施工工地监测、空闲地监测。

• 将正射影像与地形图套合,判读现场地形地物的变化,包括:
1.新增建筑物,地形图上没有表示,影像图上建筑物轮廓清晰,实地已经建成,共有116处;
2.拆除建筑物,地形图上没有表示,影像上没有建筑物,实地已经拆除54处;
3.施工工地与开发用地,地形图上表示的地物与影像范围不一致,实地多为在建设的工地13处;

• 苏州轨道交通5号线沿线地形地貌、土地利用情况图斑变化总计183处。


正射影像应用4:征地拆迁快速摸查与面积统计


正射影像应用5:GIS基础数据


正射影像应用:
• 地形图更新:判读新增、拆迁的建构筑物,更新地形地貌;
• 辅助设计:与设计图纸叠加,在设计中辅助用于站位选址、最大程度减少拆迁工程量、土方工程量、合理保护风貌建筑、历史文物;
• 专题汇报:正射影像+专题信息,配合专业部门需要,针对规划、环保、绿化、征地、交通、市政等主要部门进行专题汇报。
• GIS基础数据:正射影像图与设计线路相结合,利用二维GIS系统,对线路工程实现整体展示、浏览。
• 拆迁统计:可用于车站周边需要拆除建筑物的拆迁量统计。
• 司法保全:以航空摄影测量时点为基准,判定航测以后抢建、加盖的违章建筑,判定突击抢中的经济作物,最大程度减少工程建设中的赔补偿额度。

◇ 三维实景模型
BIM设计、交通疏散、管线迁改、周边环境踏勘、桩基碰撞分析、地下工程空间关系分析……

基于占地的实景三维+BIM示范应用
用于设计中通视分析及基本量测;地面实景三维场景展示;地上地下场景集成与虚拟现实;围挡设置与交通疏解;车站周边地下桩基空间关系;桩基管道与设计线路碰撞分析;地下管线迁移方案制定;


• 交通疏解:可利用实景三维模型模拟对施工期地面道路封闭、围挡搭建等场景,合理制定交通疏解方案,最大程度减少因工程施工对地面交通的影响。

◇ 高清视频
设计审查、风险源管控决策、专题汇报……


◇ 其他相关应用
工程进度监测、土方量计算、地质灾害分析、高边坡计算、地形剖面测量……


《低空遥感技术在城市轨道交通勘测设计中的应用》
马贺平 上海盛图遥感工程技术有限公司

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