項(xiàng)目背景
汝城縣給排水一體化PPP項(xiàng)目是汝城縣第一個(gè)PPP項(xiàng)目，項(xiàng)目投資總額10.819億元。汝城縣城區(qū)及周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)現(xiàn)有集中供水工程主要為縣城自來(lái)水廠（水源為龍虎洞水庫(kù)），溪頭水廠（水源為梨頭咀及仙殿壟），其余均為以集鎮(zhèn)或村為供水區(qū)的小型供水工程。汝城縣自來(lái)水廠現(xiàn)在生產(chǎn)能力僅為2萬(wàn)m³/d，溪頭水廠僅為0.7萬(wàn)m³/d。現(xiàn)有供水規(guī)模將不能滿(mǎn)足發(fā)展需求；以集鎮(zhèn)或村為供水區(qū)的小型供水工程存在取水量不足、保證率低、季節(jié)性缺水嚴(yán)重、水質(zhì)水壓達(dá)不到要求、水源地分散、供水規(guī)模小、水費(fèi)收繳困難等問(wèn)題。
故建設(shè)汝城縣第二水廠，設(shè)計(jì)總規(guī)模為7萬(wàn)m³/d。近期規(guī)模為4萬(wàn)m³/d，以龍虎洞水庫(kù)為水源，采用常規(guī)處理工藝，分2期建設(shè)，一期2萬(wàn)m³/d，二期擴(kuò)建2萬(wàn)m³/d；遠(yuǎn)期規(guī)模為3萬(wàn)m³/d，以團(tuán)結(jié)水庫(kù)作為第二水源。
2GIS+無(wú)人機(jī)+BIM技術(shù)助于施工場(chǎng)地破壞面積的劃分統(tǒng)計(jì)
BIM+GIS+無(wú)人機(jī)技術(shù)通過(guò)對(duì)管網(wǎng)施工沿線的地形地貌進(jìn)行測(cè)繪，快速地完成場(chǎng)地地貌信息的數(shù)據(jù)采集，利用采集的點(diǎn)源信息建立與現(xiàn)場(chǎng)地貌完全一致的地理原貌模型。
1.1 準(zhǔn)備工作
熟悉工程施工圖紙與無(wú)人機(jī)性能，對(duì)測(cè)繪路線提前進(jìn)行規(guī)劃，討論研究測(cè)繪范圍、基站布置、飛行高度及航線規(guī)劃等，制定出詳細(xì)的無(wú)人機(jī)測(cè)繪方案。選取晴朗的天氣進(jìn)行無(wú)人機(jī)的測(cè)繪工作。
1.2航線規(guī)劃設(shè)計(jì)
本工程總測(cè)繪范圍為4.8平方公里，分為三個(gè)航攝區(qū)塊進(jìn)行無(wú)人機(jī)飛行，利用Google Earth進(jìn)行區(qū)塊劃分及航線設(shè)定和飛行方向，設(shè)定完之后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入無(wú)人機(jī)GPS設(shè)備中。
1.3像控點(diǎn)的布置測(cè)量
像控點(diǎn)采用區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)方案，每隔400m至500m布置一個(gè)像控點(diǎn)，像控點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)選取標(biāo)志性建筑或物體，本項(xiàng)目共計(jì)布置像控點(diǎn)64個(gè)。采用專(zhuān)業(yè)刺點(diǎn)設(shè)備選取基于JLCORS的網(wǎng)絡(luò)PTK模式對(duì)像控點(diǎn)的坐標(biāo)位置進(jìn)行測(cè)量，并記錄下相關(guān)數(shù)據(jù)。
1.4影像數(shù)據(jù)采集
本項(xiàng)目測(cè)繪采用天狼星無(wú)人機(jī)作為航攝系統(tǒng)的飛行承載平臺(tái)，飛行高度300m，無(wú)人機(jī)冀展163cm，長(zhǎng)度120cm，起飛重量2.7kg，最大載荷時(shí)，飛行最大時(shí)長(zhǎng)為55分鐘，巡航速度65km/h，航攝儀采用單相機(jī)3600萬(wàn)像素的攝影傳感器，測(cè)量精度可達(dá)到1.6cm。
1.5多影像數(shù)據(jù)密集匹配，導(dǎo)出三維成果
利用EV-Modeling軟件自動(dòng)建模系統(tǒng)加載航攝影像數(shù)據(jù)，設(shè)定像控點(diǎn)的坐標(biāo)及高程后，利用空三加密技術(shù)，恢復(fù)地物間的空間位置關(guān)系。利用密集匹配技術(shù)，根據(jù)高精度的影像匹配算法，匹配出所有影像中的同名點(diǎn)，并從影像中抽取更多的特征點(diǎn)構(gòu)成密集點(diǎn)云，從而更精確的表達(dá)地物的細(xì)節(jié)，生成真實(shí)的三維場(chǎng)景。
在得到的GIS影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入Arcmap中，對(duì)原水管路線途徑農(nóng)田、林地、旱地及園地進(jìn)行施工面的破壞面積進(jìn)行劃分統(tǒng)計(jì)。
通過(guò)施工場(chǎng)地破壞面積劃分統(tǒng)計(jì)，很清晰把控現(xiàn)場(chǎng)施工條件，同時(shí)為施工前征地費(fèi)用的概算提供依據(jù)。
3GIS+無(wú)人機(jī)+BIM技術(shù)輔助原水管方案設(shè)計(jì)
將通過(guò)無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)獲得的施工場(chǎng)地點(diǎn)源數(shù)據(jù)，導(dǎo)入Revit建立管線施工BIM三維模型。
管線施工BIM三維模型建立
利用管線施工三維模型創(chuàng)建，進(jìn)行原水管覆土厚度核查，覆土厚度需滿(mǎn)足球墨鑄鐵管道安裝覆土要求，如下圖所示。輔助設(shè)計(jì)院完善方案設(shè)計(jì)優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題以BIM建模圖紙匯總文件形式提交工程技術(shù)部，有工程技術(shù)部發(fā)聯(lián)系函與設(shè)計(jì)院進(jìn)行溝通，這些圖紙問(wèn)題的及早發(fā)現(xiàn)和解決大大減少了后期因圖紙錯(cuò)誤而需要調(diào)整進(jìn)行的大量協(xié)調(diào)、拆改等工作。
4GIS+無(wú)人機(jī)技術(shù)在原水管路線比選應(yīng)用
利用GIS+無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)，得到施工沿線地形地貌影像圖像及場(chǎng)地模型，考慮施工面周邊環(huán)境的破壞因素，為項(xiàng)目工程原水管路線選定提出了以下幾種方案：
第一段：龍湖洞水庫(kù)至井坡鄉(xiāng)段
原水管從龍虎洞接出后，沿龍虎洞水庫(kù)泄洪渠右側(cè)農(nóng)田鋪設(shè)（X013縣道走向平行）至井坡鄉(xiāng)，該泄洪渠右側(cè)（自龍虎洞至縣城方向）農(nóng)田設(shè)有機(jī)耕道，在管線施工期間無(wú)需鋪設(shè)施工便道，節(jié)省臨時(shí)占地費(fèi)用可修建施工便道費(fèi)用，泄洪渠左側(cè)（自龍虎洞至縣城方向）建有老水廠原水管，且無(wú)施工便道可利用，為避免施工期影響已建原水管及節(jié)省工程費(fèi)用，因此建議龍湖洞水庫(kù)至井坡鄉(xiāng)段原水管線在泄洪渠右側(cè)農(nóng)田鋪設(shè)。
第二段：過(guò)井坡鄉(xiāng)段
1#線方案：沿井坡鄉(xiāng)南側(cè)及東側(cè)農(nóng)田避開(kāi)井坡鄉(xiāng)已建及規(guī)劃區(qū)域，再接至X013縣道；
2#線方案：沿井坡鄉(xiāng)已建道路，至X013縣道。
方案比較：
1#線和2#線的比較：
通過(guò)以上比較分析，推薦采用1#線，繞開(kāi)井坡鄉(xiāng)，取道農(nóng)田，從井坡鄉(xiāng)南側(cè)及東側(cè)農(nóng)田通過(guò)。
第三段：過(guò)井坡鄉(xiāng)后至X013縣道與平汝高速交叉口段
A線：穿過(guò)X013道至水庫(kù)泄洪渠，沿泄洪渠至平汝高速后沿高速路右側(cè)坡地接至與X013縣道交叉口。
B線：沿X013道至平汝高速交叉口。
方案比較：
A#線和B#線的比較：
通過(guò)以上比較分析，推薦采用A線，穿過(guò)X013道至水庫(kù)泄洪渠，沿泄洪渠至平汝高速后沿高速路右側(cè)坡地接至與X013縣道交叉口。
第四段：過(guò)X013縣道與平汝高速交叉口后-----沿X013縣道----106國(guó)道-----工業(yè)大道-----汝城二水廠。
最終路線確定：原水管從龍虎洞接出后，沿龍虎洞水庫(kù)泄洪渠右側(cè)農(nóng)田鋪設(shè)（X013縣道走向平行）至井坡鄉(xiāng)；沿井坡鄉(xiāng)南側(cè)及東側(cè)農(nóng)田避開(kāi)井坡鄉(xiāng)已建及規(guī)劃區(qū)域，再接至X013縣道；穿過(guò)X013道至水庫(kù)泄洪渠，沿泄洪渠至平汝高速后沿高速路右側(cè)坡地接至與X013縣道交叉口；沿X013縣道路徑106國(guó)道-----工業(yè)大道-----汝城二水廠。
5針對(duì)經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償比選分析優(yōu)化原水管管線走向
原水管線里程樁13658米，按水流方向擬分三段，A段、B段、C段。
A段：K0+000---K6+697B段：K6+697---K10+550C段：K10+550---K13+658
原水管路線途徑農(nóng)田、旱地及園地、林地，在征地過(guò)程中帶來(lái)了農(nóng)田、旱地及園地、林地青苗賠償，其中還包含墳地遷移賠償?？紤]旱土及灌木林青苗補(bǔ)償單價(jià)較小于其他各個(gè)部分，因此在路線優(yōu)先方案中盡量增加途徑旱地及灌木林區(qū)域，對(duì)原水管線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出B、C段優(yōu)化方案：
B段優(yōu)先考慮直連汝城大道規(guī)劃路口。
C段優(yōu)先考慮沿興科路和汝城大道鋪設(shè)。
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