无人机三维实景测绘在地铁项目土石方规划及现场实务的应用 发表时间：2020-03-18T03:10:42.108Z 来源：《建设者》2019年22期作者：周凌韬[导读] 随着时代不断的发展，施工前期土石方施工规划所需的测量工作，传统的都是先建网再进行逐步实测。 浙江华东测绘与工程安全技术有限公司浙江省杭州市 310000摘要：随着时代不断的发展，施工前期土石方施工规划所需的测量工作，传统的都是先建网再进行逐步实测。在测量过程中，由于地形地貌复杂、测量难度大，导致原建筑物和地貌的尺寸数据不能准确及时地反映给工程技术人员。利用无人机 3D 实景三维实景测绘，360° 视觉效果，可实时准确完成实景三维实景测绘，并直接从实景三维模型中获取坐标、距离、高差、面积、土石方，即足不出户也可以如在现场一般，既能了解现场情况，又可解决现场施工和管理工作等，极大地解放了生产力，促进现场三维实景测绘技术的发展与推广应用。
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关键词：无人机三维实景测绘；地铁项目土石方规划；现场实务应用
引言
近年来，三维实景模型逐渐成为构建智慧城市的重要组成部分，施工三维实景测绘作为城市建设的基础内容，越来越受到重视。由于新的劳动法对劳务派遣人员的比例规定，使得维保部门的用工又受到严格
的限制，届时地铁日常巡视、检查检测监护工作压力巨大。如何快速、高效地实现地铁线路的检查、检测及监护是维保部门亟需解决的问题。近些年出现的影像测量及检测技术为破解该难题提供了技术基础，以期借助无人机技术实现对地铁进行线路巡视、检查、检测及监护等工作。 1无人机三维实景测绘技术概述
无人机航空摄影测量技术是利用先进的无人驾驶飞机搭载相机，结合航空摄影测量技术、通讯技术、GPS 差分定位技术实现地理空间信息采集的技术。目前，无人机的设计越来越小巧轻便、机动灵活，飞行的安全性也越来越高，人工干预少、自动化程度高，外业飞行时起降落点对场地要求不高，航拍时间短，成果质量高。无人机运营巡查在地铁保护区巡查项目的应用有效地代替了传统巡查手段的不准确性、不及时性．使用无人机对地铁线路进行巡查，主要有以下几个优点，一是不存在巡查遗漏现象，可以对巡查人员识别不准确、复杂地形区域进行全覆盖巡查; 二是大大提高了巡查的作业效率，且成果精度高，真正能够做到“高效快速、精细准确”; 三是可以留存数字化成果，对地铁保护区内建设项目、作业活动及周边环境变化等进行数字化电子台账监管，并通过数据处理和影像对比自动检测识别地铁保护区内新增的作业活动，及时发现和制止影响轨道交通建设及运营安全的违法作业活动。 2无人机三维实景测绘在地铁项目土石方规划及现场实务的应用
节能煤气灶2.1三维实景土石方与 BIM 模型土石方的融合
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三维实景图生成正射影像 /DSM 后，进行一系列的操作提取等高线，完成三维网格模型后，可将初始数据转化为 BIM 模型，三维实景土石方与 BIM 模型土石方融合解决了场景空间实际问题，三维实景土石方建模可以对现场进行还原，使得可以对实地现场情况进行一个可视化的测量、规划和设计等。在项目还处于施工前期阶段的时候，通过实景三维土石方建模还原选址现场，将场布或建筑设计方案与实景模型融合，进行土石方方案规划。通过 BIM 输入相关的数据信息，使土石方模型参数化，以此对选址现场进行模拟分析，并进行可视化展示。项目在施工建设阶段，采用 BIM 可以帮助进行一整套的土石方施工模拟，并在工程开始前就避免一些施工过程中会出现的问题。在施工进行阶段，通过 BIM 与实景三维土石方建模技术可实时展现项目施工进度，做到随时随地三维可视化监控工程进度，并提前发现问题，确保项目在工期内顺利完成。
2.2控制点的验收及测量定位
①用于测量定位的全站仪、经纬仪、水准仪、钢卷尺等仪器、量具，施工前进行计量鉴定 , 以保证放样定位的精度。测量仪器、量具均具备检定合格证书。②工程桩放样前 , 首先对业主提供的控制点测量基准线、水准基点进行复核, 并认真核算桩位与轴线关系, 在确保所有点线关系准确后再进行桩位的放样定位。基准点设在不受桩基施工影响的区域，在施工中妥为保护。放样工作在硬地坪上进行 , 由控制点定出桩位并放出周围引桩, 将所有桩位均放在硬地坪上, 并做好永久性标记以便现场监理验收和以后施工。③开工前做好施工测量方案设计，测量成果和资料必须报监理工程师审查。内容包括施测
方法和计算方法，操作规程、观测仪器设备的配置和测量专业人员的配备等。④根据设计人员提供的数据测量资料精确地测定建筑物的位置，进行放样和完成全部测量数据的计算工作。⑤全部测量数据和放样都应经监理
工程师的检查。必要时监理工程师应对承包人进行旁站监督检查。
竞赛抢答器2.3数据处理
整理外业拍摄的原始数据，主要包括影像数据、POS 数据以及像控点数据，确认原始数据的完整性，检查获取的影像中有无质量不合格的照片。同时查看 POS 数据文件，主要检查航带变化处的相片号，防止 POS 数据中的相片号与影像数据相片号不对应，出现不对应情况应手动调整．原始数据检查无误后，采用专业的无人机数据处理商业软件进行数据解析．解析步骤主要包括 : 数据预处理、刺像控点、镶嵌图编辑、正射影像成果图编辑、正射影像成果数据导出。根据生成的正射影像数据，结合地铁保护区的实际范围和特殊要求，采用自主研发的“无人机三维实景测绘及安全巡查系统”，实现多期地铁巡查数据的对比，自动解算提取高程差异较大的区域，高效便捷。
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2.4地铁保护区风险源自动识别
轨道交通保护控制区内的外部作业风险源包括搅拌桩、挖掘机、履带吊机、冲孔桩机、三轴搅拌桩机
等作业设备。为了在大量的无人机影像中自动识别包含上述风险源的影像，采用了机器学习的方法。即首先构建样本数据库，将无人机影像样本数据库分为训练集和测试集，利用训练集中风险源的颜、纹理、形状、空间等特征，建立外部作业风险源智能识别模型，并通过测试集对模型进行评估。识别模型能够对影像进行分割、合并、要素提取以及统计分析等操作，实现包含风险源目标的影像自动识别，并根据影像的定位信息，通过坐标转换在电子地图上进行展示预警。具体的机器学习方法采用的是人工神经网络算法。人工神经网络算法源于对人类大脑工作机理的研究，使用神经网络来模拟大脑运行过程，其逻辑架构一般分为输入层、隐藏层和输出层。输入层用于接收数据，隐藏层的作用是对数据进行分解和处理，最终的结果将被整合到输出层。每一层包含若干个处理单元，每个处理单元可认为是模拟了一个神经元。若干个层构成一个网络，最终形成“神经网络”。
结语
通过采用无人机对地铁站土石方规划三维三维实景测绘，主要有以下认识 : ①拆桥工程作业线长面广，时间紧，利用 3D 实景三维实景测绘图提前在室内根据实景地形做好土石方工作规划，节约了大量人力、缩小了定点范围，为精准施工提供了参考。②相比传统三维实景测绘技术，减少了施工管理对现场决策反复的勘察，在测量的便捷性、准确性、低成本以及高精度等方面具有无可比拟的优势。③将无人机技术应用于地铁、道路土石方工程中，不仅可有效减少测量人员的工作量，节约了人工成本，还可利用它强大的数据处理能力对大量的三维实景测绘数据进行处理，其实测的地形图可清晰地
三维实景测绘出地铁地面、道路上任何可见地物的位置、区域、尺寸等。正是基于实景复制技术比传统的三维实景测绘技术具有这些诸多优势，目前在市政道路工程的地形图三维实景测绘、地物提取和绘制、等高线生成以及土石方计算等方面已被广泛应用。为国内地铁保护区安全巡查的应用提供了有利的技术支持，具有一定的参考价值。但目前航空管制较为严格，采用无人机开展地铁保护区巡查缺乏一定的制度支持，存在一定的作业风险。参考文献
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挂链
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