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摘要：随着社会的发展和技术的革新，各种工程对施工效率和精度的要求有了大幅度的提升。传统的土方量计算方法受外业测量效率和计算结果精度的影响，已经难以满足工程进度和精度的要求。通过航空摄影测量测算土方量，保证了项目实施具有较高的平面精度和高程精度，使用特殊的像控标志提升影像中地物拼接的精度，为今后的土方量测量工程提供了一种全新的、高科技含量的作业方案。
关键词：航空摄影 土方量 连测 像控
在各类工程中大型土石方开挖是一项经常性项目，土方量计算虽然没有太多的技术含量，但是做好却不是件容易的事情，一直不能令人十分满意。常常出现不同的测量结果，为此争论不休，难以统一，对工程造价产生一定的影响。其主要原因：一是取土分界面难以准确描述；二是取土分界面很不规则，起伏较大，不论剖面法或方格网法均不能有效地反应其真实形态，也常出现不同的人测量出不同的结果，且差异很大。随着计算机软硬件的不断发展，数字地面模型处理技术日趋成熟，应用数字高程模型（DEM）可有效的解决这一矛盾。
在目前的河流清淤工程中，土方量计算一般用全站仪或者GPS接收机直接测出地面地形特征点的三维坐标（x、y、z），即通过数据采集，测绘项目区内的大比例尺地形图，再利用获得的地形数据计算土方量。航空摄影测算技术在以上方面具有了突破，一是采用航空摄影测算的方式获取项目区的基础地理信息数据，二是建立1:500的高精度数字高程模型（DEM），三是采用了以内业为主、外业辅助的方式进行工作，减少了大量的野外作业，改善了工作条件，提高了测图的速度和精度，并在工作过程中对实际遇到的问题展开了技术研究，获得了丰硕的项目成果和技术成果。
一、技术路线
该技术在实验项目区内布设E级GPS控制点是以C级GPS的国家高级控制点为基础起算，根据《GPS测量规范》相应规定进行布设、观测及解算。
E级GPS控制点还按照《国家一、二等水准测量规范》要求进行连测，提高控制点的高程精度。
数字高程模型（DEM）的生产是在内业根据航摄像片提取等高线、高程点、斜坡、陡坎、悬崖和水系等建模相关要素，然后采用PhotoScan软件进行建模，并进行必要的建模编辑，最后生产高精度的数字高程模型（DEM）。
利用数字高程模型采用类似于体积积分的方法来计算土方量，以取代传统的计算方法，这样不仅提高了精度也大大提高了效率，又降低了劳动强度。
二、实施办法
1、E级GPS平面控制测量
1）E级GPS控制网的网形设计
E级GPS控制网在C级GPS点下布设，点的埋设充分考虑了起算点的位置和图形强度，分别联测3个C级GPS点。
2）E级GPS控制网选点埋石
3）野外观测
采用GPS接收机进行E级GPS测量。
4）数据处理
①外业观测数据处理
E级GPS控制网的野外数据处理利用GPS接收机的随机软件，按原码采用双差相位观测值进行基线解算，采用双差固定解作为最终结果。
外业观测采集的数据应转成RINEX格式进行备份。
②对外业观测数据进行质量检核
5）平差计算
在基线向量检验符合要求后，按照GB/T 18314—2009《全球定位系统（GPS）测量规范》的要求，进行GPS网的WGS-84约束平差和平面约束平差。
6）高程解算
位于楼顶上等不便进行水准高程联测的各级GPS控制点，其高程应采用GPS拟合高程。
7)一级GPS导线测量
在E级GPS控制点的基础上沿项目区主干道，次干道布设一级GPS导线点。
一级导线点做点之记，并且在实地建筑物的明显位置上用大红油漆标注方位。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆采用静态GPS测量方法进行测量，在测量时采用3－6台GPS接收机同时观测。一级GPS导线的平差计算采用《南方测绘基线处理软件》统一进行平差计算。
2、二等水准测量
该技术所涉及项目要求E级GPS控制点应具有二等水准高程，以便在后面的工作中提高高程精度。采用DS1水准仪进行二等水准观测，观测路线为单路线往返观测。根据已知的水准原点、布设完成的E级GPS控制点、设计文件以及《测绘技术设计规定》,确定最佳的水准线路。
水准点与E级GPS点进行连测，提高控制点高程精度。
3、航空摄影
根据项目区的地形、地貌条件，制定合理的航摄计划，选择最有利的飞行时机，取得适合航测成图要求的航摄数码像片。
4、像控测量（像片联测）
（1）像控点布设
布点方案：区域网布点、单航线布点、全野外布点
（2）像控点选刺
（3）像控点整饰
平高点、平面点、高程点整饰参照规范要求执行。
5、航测内业处理
航测内业工作主要包括：空三加密和数字高程模型（DEM）的建立。
1）空三加密：为了尽量减少航测外业像片控制测量的工作量，利用连续摄取的具有一定重叠的航摄像片，依据少量野外控制点，以摄影测量方法建立同实地相应的航线模型或区域网模型，从而获取加密点的平面坐标和高程，以满足航测内业测图作业的需要。
当旁向重叠过大，连接点距离方位线小于上述规定时，应分别选点；当旁向重叠过小，在重叠中线处选点难以保证测量精度时，也应分别选点。所选点位构成的图形应大致成矩形，点位高差不宜过大。
全数字空中三角测量（空三加密）采用Tutorial UASMaster进行空三加密和平差解算。
内定向、相对定向、绝对定向均在自动空中三角测量中完成，在后续全数字测图中不再进行。
2）数字高程模型（DEM）的制作
定向建模主要是利用空三加密的结果，采用全自动空三数据导入方式，在PhotoScan数字摄影测量工作站上采用批处理的方法完成各个立体模型的建立。提取测图数据中的等高线、高程点、斜坡、陡坎和水系等建模相关要素。
对提取的矢量数据进行拼接，并根据标准分幅范围适当外扩（至少外扩20m以上）对矢量数据进行裁切，裁切的范围应能够满足建模需求。
按1:500标准分幅范围要求生产分幅DEM；对相邻的分幅DEM做接边处理；统一转换为所要求格式的DEM。
3）DEM高程精度检查
对PhotoScan中建立好的高程模型的精度进行检查，在模型上均匀的取一些检查点，提取其图上高程，对选好的检查点进行野外实地测量，对比其图上高程与实际高程，确定模型的精度。
6土方量的计算
根据已经建好的高精度数字模型（DEM），利用PhotoScan全数字摄影测量系统，统一规定项目区清淤前后的取土高程，利用两次航摄得到的数码影像，分别计算清淤前后的取土土方量，其两者之差即为项目的清淤土方量。
利用航空摄影测算技术建立数字高程模型测算土方量，是一种全新的、高科技含量的作业方法，具有“成本低、周期短、精度高、技术先进”的特点。该技术可根据项目要求提供项目区地面分辨率为0.05m的1:500DEM，为计算项目区在清淤工程中的土方量提供了直观、可靠的基础数据。该技术是采用航空摄影测算技术在土方量测算工程中的尝试应用，通过外业测量、内业立体判读及外业实地调绘可得到1:500高精度的DEM，为今后的土方量测算工程提供了新的、高精度的技术方法。
参考文献
[1]涂群生，裴红艳.利用数字地形图计算土石方的方法.科技创业月刊. 2007年第6期
[2]陈黎阳.土方测量计算方法比较研究.现代测绘.2010年09月.第33卷第5期
[3]戴永书，张庆玲，编.摄影与航空摄影[M].解放军出版社，2013.
论文作者:孙艳红,王志强,成胜伟
论文发表刊物:《防护工程》2019年20期
论文发表时间:2020/3/7
标签：高程论文; 土方论文; 测量论文; 精度论文; 模型论文; 数字论文; 项目论文; 《防护工程》2019年20期论文;