无人机倾斜摄影测量在高速公路全生命周期管理中的应用

摘要：随着无人机技术的发展，倾斜摄影测量在高速公路的规划、建设和管理中越来越受到重视。它不仅能快速获取地面真实的三维图像，还能帮助我们在不同阶段更好地进行决策和管理。在规划设计阶段，倾斜摄影可以清晰呈现地形和周边环境，为选线、设计提供精准依据；在施工阶段，通过实时更新的三维模型，可以有效监督施工进度、控制质量；而在养护阶段，它可以用于发现路面病害、估算维修工程量，提高公路维护的效率和精度。展望未来，这项技术将更多地与数字化平台结合，实现智能化、动态化的道路管理。本文通过对各阶段应用的深入分析，展示了倾斜摄影测量在高速公路全生命周期管理中的巨大潜力和发展趋势。

关键词：无人机倾斜摄影；三维建模；智慧养护；BIM；动态监测

一、无人机倾斜摄影测量在高速公路规划设计阶段的应用

1.三维地形建模助力路线选线与比选优化

无人机倾斜摄影测量技术则通过搭载多镜头相机，从多个角度同时采集地表影像，在短时间内即可生成覆盖完整、纹理真实的三维实景模型。该模型不仅还原了地形起伏和地物分布，更具备可量测性，为从业人员在数字环境中开展虚拟踏勘、方案对比、路径优化提供了直观依据。尤其在山地、丘陵或城市边缘地带，三维数据可用于快速识别不利地段、优化桥隧布设方案，显著提高选线科学性与前期决策效率。

2.倾斜摄影成果在设计平台中的集成与分析

倾斜摄影测量成果不仅具备高分辨率影像属性，还具备完整的空间定位能力，可直接导入BIM、CIM或GIS平台，构建一体化设计分析环境。在GIS平台中，三维模型可与交通流、地质资料、土地利用等专题图层进行叠加，实现对空间资源的综合评价与敏感区域的预判；在BIM设计流程中，实景模型为构造物设计提供真实的地形边界条件，可用于支护结构布设、设计可视化展示与工程干涉分析。此外，倾斜摄影数据作为轻量级模型，其在浏览器端或设计平台中的加载效率高，能大幅减少后期处理时间，为快速响应式设计提供了可靠支撑。

3.测量精度与数据能力满足数字化设计需求

无人机倾斜摄影测量在控制点布设规范、航线规划合理的前提下，其三维模型的平面精度可优于10cm，高度精度稳定在20cm以内，已能满足规划设计阶段对地形控制的基本要求。同时，该技术具备快速响应能力，适用于大范围多时相数据采集，可在短周期内完成数十平方公里的测区建模，为项目实施中的滚动式设计提供动态地形更新支持。此外，倾斜摄影测量数据的开放性和兼容性良好，可与激光点云、RTK测量成果进行融合校正，提升模型质量。

二、无人机倾斜摄影测量在高速公路规划施工阶段的应用

1.前期场地分析中的高效测绘支持

传统测绘方法在丘陵、山地或临水区域实施难度大、耗时长，难以全面反映现场实际情况。而无人机倾斜摄影测量技术凭借其机动灵活、快速成图的特点，可在数小时内完成大片区域的数据获取，生成包含建筑物立面、地表覆盖、道路网格在内的多角度三维模型，实现对现状地形地貌的全面掌握。尤其是在需快速评估征地拆迁、临建选址或施工便道布设的场景下，倾斜摄影成果可为决策者提供清晰直观的视图依据，大幅压缩前期准备周期，并有效规避重复勘查所带来的时间与资源浪费。

2.设计控制线落位与施工便道优化

从业人员可借助实景三维模型，准确定位道路红线、桥梁基础、涵洞、边坡与临建设施的布设位置，确保与实际地形精确贴合，避免因纸面方案与实景冲突而造成返工或调整。而且，在高填深挖、连续梁跨越、隧道进出口选址等关键节点，三维模型能结合高程变化与周边地物分布，辅助施工便道、材料堆场、水电接入等路径的科学规划，有效提升施工现场组织的合理性与安全性。这种基于倾斜摄影模型的“可视化辅助设计”方式，已经成为不少项目施工组织设计编制的标配手段。

3.动态监控与施工进度评估的辅助

通过定期航拍与数据对比，施工单位可以快速生成阶段性三维模型，实现土方调配变化、结构物建设进度及施工区域边界的可视化分析。例如，在填方区体积计算中，借助模型叠加前后期DEM，可实现精准的方量统计，替代人工断面测量方式，提高工程量核算的效率与精度；在桥梁、隧道等关键构筑物施工中，三维实景模型能辅助施工管理人员识别施工扰动范围、核查施工是否偏离设计线位。

三、无人机倾斜摄影测量在高速公路养护施工阶段的应用

1.病害识别与结构劣化快速诊断

利用无人机倾斜摄影测量技术，可实现对道路结构全覆盖、无接触式的快速巡检，通过高精度影像重建三维实景模型，结合图像识别算法对裂缝、坑槽、护栏变形等病害部位进行智能识别与定位。相比于传统方法，该方式可显著提高巡检频率与空间分辨率，适用于突发性灾害后的快速应急评估，也为计划性养护决策提供了精准可视的数据基础。

2.路面状况量化评估与工程量预判

无人机倾斜摄影可在短时间内对长距离路段进行连续拍摄与建模，形成具有量测属性的三维实景数据。结合点云分析与高程模型计算，可对路面平整度、横坡、边沟积水情况等进行全面评估，并通过多期数据比对掌握路面结构沉降趋势与破损扩展轨迹。同时，利用模型进行断面还原与面积测量，可辅助养护单位快速预估需要铣刨、铺设、加固等作业的工程量，避免因估算误差导致的材料浪费或预算偏差。

3.协同调度与信息化管养支撑

在实际操作中，模型数据可同步接入GIS平台，与道路资产数据库、养护记录系统进行对接，实现设施点位的精细定位与状态归档；在施工组织层面，通过将三维模型与养护作业计划叠加，可模拟不同时间节点的施工影响区，优化交通导改方案，提升公众出行体验；此外，模型还可用于施工验收与竣工比对，作为合同履约的重要佐证材料。随着云计算与5G通信技术的应用逐渐成熟，基于倾斜摄影的轻量级模型更可实现远程调阅与协同决策，推动高速公路养护从“经验管理”向“数据驱动”转变。.

四、倾斜摄影测量在高速公路全周期管理中的发展趋势

1.从静态测绘向动态感知的转型

在高速公路全周期管理中，原本仅用于前期测图与三维建模的倾斜摄影，如今正被赋予更广泛的应用场景——通过周期性飞行任务与模型更新，实现对道路结构、地形变化、环境干扰的长期追踪，形成具有时间维度的动态数据库。特别是在高填方路段、滑坡隐患区或重要桥梁节点，通过建立“时序三维模型”，可辅助管理单位实时掌握基础设施运行状态及其变化趋势。

2.与BIM/GIS融合构建全景数字底座

倾斜摄影测量在表达实景信息上的优势，为其与BIM（建筑信息模型）和GIS（地理信息系统）等数字平台的深度融合提供了可能。未来高速公路的设计、建设与运维将越来越依赖“数字孪生”理念，而倾斜摄影实景模型作为外部物理世界与虚拟建模系统之间的桥梁，能够赋予虚拟模型以真实地理空间语义，增强系统的直观性与互动性。

3.智能算法驱动的分析决策升级

倾斜摄影测量的发展正在逐步从“图形可视化”阶段迈向“智能分析”阶段，数据驱动决策成为其未来演进的重要方向。结合图像识别、目标检测与机器学习技术，倾斜摄影成果不再只是“看得见”，更能“看得懂”。此外，面向全生命周期管理的需求，越来越多的高速公路项目正探索引入基于倾斜摄影数据的评估模型，对结构健康、运维绩效进行量化分析与趋势预测，实现从“事后响应”向“事前干预”转变。

参考文献

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