[发明专利]一种基于高分辨卫星影像的公路测设方法

摘要

本发明公开了一种基于高分辨卫星影像的公路测设方法，其步骤：A、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，设计高分辨率卫星立体影像采集。B、当生成1∶2,000比例尺的成果时，进行野外地面控制点布设和测量，沿路线走向，布设控制点。C、基于高分辨率卫星影像有理多项式参数进行高分辨率卫星立体影像的区域网平差，生成公路路线区域的数字地面模型、数字正射影像图和数字线划地形图。D、高分辨率卫星测量与公路CAD协同设计，计算工程数量，并生成路线设计图、表。本发明实现了高分辨率卫星测量与公路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。

主权项

一种基于高分辨卫星影像的公路测设方法，其步骤是：第一步，高分辨率卫星影像数据采集设计(1)：a、采集范围的确定，在1∶50,000地形图上，标注出路线方案或方案走廊带范围的区域；采集范围应覆盖所有的方案或走廊带范围；宽度至少5km；b、高分辨率卫星及传感器的选择，选择高分辨率卫星及传感器；c、扫描方式的选择，除正常的扫描方式外，利用卫星的侧摆能力和传感器姿态变化，用同一轨道顺路线方向扫描采集地面数据；第二步，地面控制点的布设和测量(2)，步骤如下：1、坐标基准设计，平面坐标为1980西安坐标系或者1954北京坐标系或地方坐标系，高斯投影，GPS测量采用WGS-84坐标基准，高程基准采用1985高程基准；2、地面控制点测量精度设计，地面控制点测量平面精度不低于0.1m；地面控制点高程精度不低于0.2m；地面控制点刺点误差和孔径不大于0.1mm；3、地面控制点点位的布设，在路线走廊范围内，沿路线方案布设地面控制点，相邻地面控制点间距不超过10km，地面控制点的选择在高分辨率卫星影像进行设计，然后选择适宜于GPS观测的具体点位并进行标定；4、地面控制点的刺点与整饰，地面控制点刺于影像图上，刺透，不得有双孔，刺点片正面做直径为7mm的圆圈整饰，并注记点名；刺点片反面绘制点位略图，注上点名，刺点位置和比高、刺点者、检查者及刺点日期；5、地面控制点的测量，地面控制点的平面测量采用GPS静态定位测量，构成网状图形结构；联测的高等级控制点分布均匀，不低于3个，地面控制点的高程测量按五等水准测量要求进行；第三步，卫星影像的数据处理(3)，步骤如下：1、连接点的量测(3-1)，利用LPS中的连接点自动匹配，获得立体卫星影像间的同名点，待自动匹配完成后，对连接点的匹配结果进行检查，剔除错误的匹配点，对于匹配失败的地区，人工补测连接点，保证连接点的数量和合理的分布；2、卫星影像区域网预平差(3-2)，根据高分辨率卫星影像有理多项式参数，利用LPS中Core模块的平差加密功能，进行卫星影像区域网预平差，消除各立体模型间的上下视差；3、无地面控制点时，执行本步骤中的(第7)步；4、地面控制点的量测(3-3)，在立体量测环境下，参照控制点的点位，进行地面控制点像方坐标的量测；5、带地面控制点的卫星影像区域网平差(3-4)，利用已知的地面控制点测量成果，再次利用LPS中Core模块的平差加密功能，并设置像方补偿模型，解算卫星影像对应的像方补偿系数；6、1∶2,000数字地面模型、数字正射影像图和数字线划地形图生成：A、利用LPS自动提取数字地面模型模块，从立体卫星影像自动生成1∶2,000初步数字地面模型，利用LPS数字地面模型编辑模块对其进行编辑，加点、删点，添加特征点和线、平面区域置平等，生成1∶2,000数字地面模型(3-5)；B、通过LPS的Core模块进行正射校正，自动生成1∶2,000数字正射影像图(3-6)；C、利用LPS数字测图模块和MicroStation v8的交互式特征采集，对数字地面模型生成的等高线进行编辑，辅助以电力线、植被类型、地名、河流名调绘，并完成道路、房屋、桥梁、水系等地物的绘制，生成1∶2,000数字线划地形图(3-7)；在完成1∶2,000比例尺成果后，直接进入第四步，进行初步设计阶段的路线CAD设计；7、1∶10,000数字地面模型、数字正射影像图和数字线划地形图生成：A、采用上步骤6中(1)相同的方法，生成数字地面模型(3-8)，其精度达到1∶10,000比例尺；B、采用上步骤6中(2)相同的方法，自动生成数字正射影像图(3-9)，其精度达到1∶10,000比例尺；C、采用上步骤6中(3)相同的方法，生成数字线划地形图(3-10)，其精度达到1∶10,000比例尺；第四步，公路CAD协同设计(4)：获得的1∶10,000或1∶2,000比例尺卫星测量成果，进行公路路线CAD协同设计，1∶10,000比例尺成果适用于工程可行性研究；1∶2,000比例尺成果适用于路线初步设计；步骤如下：1、平面设计(4-1)，基于1∶2,000数字地面模型(3-5)或1∶10,000数字地面模型(3-8)、1∶2,000数字正射影像图(3-6)或1∶10,000数字正射影像图(3-9)和1∶2,000数字线划地形图(3-7)或1∶10,000数字线划地形图(3-10)，根据交点法、线元法等路线平面设计方法，完成公路路线平面设计(4-1)；2、纵断面设计(4-2)，根据1∶2,000数字地面模型(3-5)或1∶10,000数字地面模型(3-8)自动生成纵断面线，采用动态无序拉坡、竖曲线交互设计纵断面设计方法完成纵断面设计(4-2)；3、横断面设计(4-3)，根据1∶2,000数字地面模型(3-5)或1∶10,000数字地面模型(3-8)自动生成横断面地面线，采用横断面模板、路基边沟排水设计横断面设计方法完成横断面设计(4-3)；4、路基设计模型与数字地面模型叠加(4-4)，平面设计(4-1)、纵断面设计(4-2)、横断面设计(4-3)完成后，生成路基设计模型，并与1∶2,000数字地面模型(3-5)或1∶10,000数字地面模型(3-8)叠加融合，形成路基模型与地面模型的无缝拼接，构建一个整体模型；5、工程数量计算(4-5)，基于路基和地形整体模型，按设计模型与地面模型及其相互关系，计算路基断面的面积、路基填方或挖方体积等工程数量；6、设计图表输出(4-6)，对设计最终成果进行设计图、表的输出。