数字化测绘技术在大型机场工程中的应用研究

作     者：任龙跃 

作者单位：山东建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙英君;刘磊

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 0816[工学-测绘科学与技术] 0814[工学-土木工程] 

主      题：数字化测绘 民用机场建设 工程测量 无人机摄影测量 三维激光扫描 精度评价 机场道面管理 

摘      要：随着我国经济的高速发展,国内对民航交通的需求激增,国内机场数量逐年增加、密度持续加大、规模持续扩大。基于新时代民航高质量发展理念,民航局提出“品质工程的建设理念,倡导建设以平安、绿色、人文、智慧为核心的四型机场,对机场工程测量的质量和效率有了更高的要求。由于机场建设面积大,涉及专业工程众多,目前常用的GNSS-RTK、水准仪等传统测绘方法仍采用手工作业为主的方式,测量效率有待提升,与机场工程建设的发展需求不相匹配。近十年来,以无人机摄影测量技术、三维激光扫描技术和地理信息技术为代表的数字化测绘技术已经充分应用到其他工程建设中。然而针对机场工程建设,探索适用于机场建设的数字化测绘方法,实现快速、精确、少人化获取机场建设数据,评估机场建设质量,是机场工程测量数字化转型中亟需解决的问题。本文以鄂州花湖机场和朔州滋润机场工程为研究区域,采用无人机摄影测量技术、三维激光扫描技术、Web GIS技术进行机场土面区的土方量测、机场建(构)筑物钢筋网架的质量检验、机场道面的质量检验、机场道面管理系统开发的应用研究。通过校验后的无人机摄影测量系统,获取机场正射影像(DOM)和数字表面模型(DSM),通过垂直摄影模型,进行土面区土方量测;利用三维激光扫描技术提取钢筋网架的直径、圆心距和道面的平整度、板角高程等信息,实现机场建(构)筑物钢筋网架的质量检验和飞行区道面的质量检验,并利用水准测量对三维激光扫描数据进行精度验证;基于Web GIS技术构建机场道面管理系统,以机场跑道建成后的三维点云与正射影像作为系统时序检测基础空间信息数据源,利用正射影像快速完成道面的分区与病害的空间定位,进而对道面的病害进行查询、管理与维护。本文的主要研究结论如下:(1)无人机摄影测量技术在机场工程建设中,可以部分替代RTK等传统测绘手段,测量精度符合工程要求,一次测量多种应用,测绘效率大幅提升。单次测量可以获得DOM、DSM等多种类型数据,不仅包含地表高程信息,还具备影像分辨率高、地物特征丰富的优点。针对机场工程不同施工场景,DOM、DSM可以分别应用于工程进度展示与机场土面区的土方量测工作,生产的DOM数据可以作为基础数据,实现机场道面分区的空间数据获取,进而应用于机场道面管理。(2)利用三维激光扫描技术在机场工程中可以实现建造数据与设计模型的复核性检验,同时以机场道面竣工点云数据为初始状态进行后期道面运行期间健康状况的高效检测,相对传统测绘手段能够有效提升测量效率。基于三维激光扫描技术生产的三维点云,数据量丰富,点云精度高,能够充分反映地物的三维特征,在建(构)筑物钢筋网架检验、机场道面质量检验方面,相较于3米直尺法等传统手段,数据覆盖更加全面,可以作为机场工程的空间数字资源。(3)在机场运营管理阶段,采用Web GIS技术构建机场道面管理系统,实现数字化测绘数据的储存、管理与应用分析,通过浏览器端完成道面数据的可视化管理,对道面发生的病害进行查询、维护工作,完成数字化测绘技术与机场业务运行的有效融合。