[发明专利]一种基于高分辨卫星影像的公路测设方法

说明书

技术领域

本发明涉及公路勘察设计技术领域，更具体涉及一种基于长条带高分辨率卫 星影像的公路测设方法，它适用于地表困难复杂或地理位置特殊地区的公路测量 和设计。

背景技术

目前，公路勘测和设计通常基于航空摄影测量的方法，即根据路线方案，通 过航空摄影获取线路走廊范围内具有一定重叠度的数字影像，然后在数字摄影测 量工作站上，利用野外像控测量成果进行内业空中三角测量加密，经过数据处理， 获得数字地面模型、数字正射影像图、数字线划地形图等产品，在此基础上进行 公路路线设计。然而，基于航空摄影测量的公路测设方法存在如下缺陷：

第一，外业控制测量难。对于蜿蜒曲折的公路路线走廊，一般要求多条航带 影像覆盖。为获得满足精度要求的测量成果，通常需要在测区内布设一定数量的 地面控制点。在交通不便、环境恶劣的地区，往往很难获取地面控制点，甚至根 本无法实现。

第二，航空摄影难。受空域和天气的影响，航空摄影周期往往不能满足公路 测设要求，有时航飞完全不能实施。此外，对于有争议的、敏感的地区，实施航 空摄影的可能性基本为零。

随着我国公路建设的发展，其建设重心呈现出向中西部、边远、荒漠等困难 地区延伸的趋势。这些地区，或交通不便、人迹罕至，或崇山峻岭、地势险峻， 或是有争议的边界地带等等，建设环境异常恶劣。基于航空摄影测量的公路测设 模式已经无法完全满足当今公路建设的要求。

在卫星影像应用方面，韩国提出了一种利用数字摄影测量技术和卫星影像确 定初步设计路线方案的方法(专利注册号KR10-0732915-B1)。其基本步骤包括： 第一步，利用人造卫星拍摄获取目标区域的影像；第二步，利用地面测量设备获 取地面控制点，并通过精密立体绘图仪进行立体测图；第三步，选定候选路线， 将上述选定候选路线进行线形设计；第四步，利用上述立体测图数据，制作数字 高程模型，即先根据DM(Digital Map)，制作一次数字高程模型，再利用道路设 计数据更新一次数字高程模型，制作二次数字高程模型；第五步，利用上述制作 的数字高程模型，制作数字正射影像，即首先输入上述一次数字高程模型，进行 传感器建模，制作一次数字正射影像，然后输入二次数字高程模型，进行传感器 建模，并将一次数字正射影像进行更新，最后与上述数字正射影像叠加，制作二 次数字正射影像；第六步，对上述制作的数字正射影像和路线设计数据进行叠加 操作；第七步，利用上述叠加数据进行三维可视化，并确定路线方案。

经过评价，该专利提出的有关卫星影像的道路设计方法存在下列不足之处：

1、缺乏具体的卫星影像控制点布设方案。控制点的作用、数量及分布没有 说明，不能满足公路设计要求，尤其是困难复杂地区公路测设的要求。

2、缺乏实用性，过程繁琐，效率较低。需要先使用路线设计数据更新数字 高程模型，再利用更新后的数字高程模型更新数字正射影像。两次生成数字高程 模型和数字正射影像，不仅步骤繁琐，而且大大影响了作业效率和实际可操作性。

3、缺乏精度指标。没有对卫星影像生成产品实际精度的说明，无法判定适 用于哪个公路测设阶段。

发明内容

本发明针对目前基于航空摄影测量的公路测设方法存在的缺陷和现有基于 卫星影像的确定路线方案方法的不足，提出了一种实用易行的基于长条带高分辨 率卫星影像的公路测设方法，实现高分辨率卫星测量与公路计算机辅助设计 (CAD)的协同设计，极大降低了野外工作量，大大缩短了测设周期，具有显 著的经济效益和社会效益。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术措施：

本发明采用高分辨率卫星影像数据采集设计、地面控制点的布设和测量、卫 星影像的数据处理和公路CAD协同设计四个部分实现。一种基于高分辨卫星影 像的公路测设方法，它包括如下步骤：

(1)根据路线方案，确定卫星影像需要覆盖的范围，选择实施采集的高分辨 率卫星及传感器，如WorldView、Geoeye和IKONOS，设计高分辨率卫星立体 影像采集方案。

(2)当需要生成1∶2,000比例尺的成果时，应进行地面控制点布设和测量。沿 路线走向，10km布设1个地面控制点。