無人機航測技術在公路勘測中的應用及其實踐

鄭程輝

(福建省交通規劃設計院　福建福州　350004)

?

無人機航測技術在公路勘測中的應用及其實踐

鄭程輝

(福建省交通規劃設計院福建福州350004)

文章介紹了無人機航測技術及其在公路勘測中的應用，并結合某國道城區段改線的工程實例，根據無人機航測技術的特點，在影像精度的關鍵技術點應用改進的方法，高質、高效的完成了測區1:2 000數字化地形圖生產工作，提供了高清晰的數字正射影像圖、DEM模型，由于影像能夠較為直觀地展現地形地貌三維真實的特點，為道路勘測設計提供了準確可靠的基礎數據和選線參考依據，極大的提高了公路勘測設計的效率。

無人機；航測；公路勘測；正射影像圖 DLG

0　引言

近年來，無人機航測技術的發展迅速，各大無人機生產商和航測軟件公司爭相推出各類無人機航攝平臺和針對無人機的攝影測量處理平臺的解決方案，大力推進了無人機航測技術在各類工程建設及科研項目中的應用。在測繪行業中，有逐漸替代傳統工程測量的趨勢。在公路勘測中，由于精度要求苛刻、測區范圍狹窄且形狀復雜，增加了無人機航測的難度。使得無人機航測技術并沒有被廣泛使用，大部分項目仍然采用效率低下的工程測量的方式進行勘測。

本文通過某國道城區段改線的無人機航測生產實例，分析了無人機航測成圖技術的精度及其存在的問題，提出了提高生產精度的一些方法，探討了其應用在公路勘測中的可行性，并針對勘測設計的要求，為公路勘測和選線設計工作提供了正射影像圖和DEM等更直觀的產品。結合生產的1∶2 000地形圖，使得測繪和設計人員不必頻繁的進行現場踏勘，在線位調整時更加方便快捷，極大的提高了工作效率，降低了項目成本。對于無人機航測技術在公路勘測中的推廣應用，提供了一定的參考意義。

1　測區概況

國道353松溪城區段改線工程于松溪縣河東鄉葫蘆門處連接省道302，經金厝壟、嶺尾、躍進、長巷頭、下橫壟、龍發、西坑壟至錢橋村，總長約11km；主要植被為稻田、茶園、灌木等，另有少量旱地以及果園等。沿線橋梁隧道有葫蘆門大橋、躍進大橋、松溪大橋和來龍山隧道。測區位于松溪縣東側及北側，介于北緯27°30′—27°34′，東經118°45′—118°51′。根據任務要求生產6.4km2的1∶2 000數字線劃圖和20.0km2的1∶2 000數字正射影像。

2　工程實施

2.1實施流程

項目根據任務要求和已有資料情況按照圖1所示流程進行。

圖1　實施流程

2.2航空攝影

本項目使用KC2000型油動無人機搭載NIKOND800相機進行航空攝影，像控點采用福建CORS系統進行測量。航線采用1：10 000地形圖進行設計，考慮到測區的實際情況分兩個測區進行。航線分布如圖2所示。

圖2　航線分布

本次航測依據《低空數字航空攝影規范》(CH/Z3005-2010)要求確定航高為800m，航向重疊度為75%，旁向重疊度在50%，共獲取了1 574張像片[4]。

2.3內業加密

在內業空三加密前，對影像進行了畸變差改正，像控點以注記說明和點位略圖為參照刺點，綜合判定點位，對于個別錯點、疑點校核左右像對及上下航線同名目標，以判定其準確性[2]。根據《數字航空攝影測量空中三角測量規范》(GB/T23236-2009)利用航天遠景的DATMatrix軟件進行內業加密。

2.4DOM制作

利用DEM數據和空三加密成果，在MapMatrix中，對原始影像進行正射糾正，將其糾正好的單片，在EPT下進行拼接處理。再在Photoshop中，對其拼接后的影像進行檢查，檢查其影像的拉花變形，顏色過渡、重影、同名點等影像的問題，并對其進行改正，形成最終的DOM數據[2]。

2.5DLG生產

內業測圖利用航天遠景數字攝影測量工作站中MapMatrixFeatureOne工作站采集平臺，建立工程后創建立體模型，并根據《低空數字航空攝影規范》CH/Z3005-2010、《1∶500、1∶1 000、1∶2 000地形圖航空攝影測量內業規范》GB/T 7930-2008要求，在立體模式下采集地物、地貌要素。DLG等高距統一采用2m[5]。

外業調繪利用內業采集的線劃圖打印出紙質圖，由作業員到實地進行定性補調，調繪內容統一用線寬小于0.3mm的藍色(補調的用紅色)簽字筆清繪在圖紙上，房檐改正用藍色簽字筆標注改正數，改正數寫在建筑物改正邊長的內部。

補測時根據航攝時已有的地物勘丈距離，利用改檐后房角、圍墻角進行地物補測，對于利用皮尺無法定位或定位困難的新增地物，先繪出地物形狀、丈量相關邊長，標出定位點，利用全站儀、GPS-RTK等方法測量定位點后交由調繪人員確認，確保不丟漏新增地物。

3　數據精度分析

為確保檢查成果的可靠性在測區均勻采集了111個地面特征點和68個房屋角點作為平面檢查點，及采集了170個高程點作為高程檢查點。檢查點點位分布如圖3、圖4所示。

圖3　平面檢查點分布圖

圖4　高程檢查點分布圖

通過統計地面特征點的點位中誤差為0.515m，房屋角點的點位中誤差為0.546m，高程檢查點的點位中誤差為0.826m，結果滿足《公路勘測規范》(JTG C10-2007)中對航空攝影測量的要求。

4　結語

本文結合國道353松溪城區段改線工程中利用無人機攝影測量方法生產1:2 000數字線劃圖的應用情況，探討了其應用在公路勘測中的可行性，通過精度分析證明完全滿足規范要求。為無人機航測技術在全省高速公路及國省干線設計勘測中的推廣應用，提供了一定的參考。

[1]何敬，李永樹．無人機影像制作大比例尺地形圖試驗分析[J]．測繪通報，2009(8).

[2]魯恒，李永樹，何敬,等．無人機低空遙感數據的獲取與處理[J]．測繪工程，2011，20(1).

[3]JTG C10-2007 公路勘測規范[S]．北京: 人民交通出版社，2007.

[4]CH/Z3005-2010 低空數字航空攝影規范[S]．北京: 測繪出版社，2010.

[5]GB/T 7930-2008 1∶5001∶10001∶2000 地形圖航空攝影測量內業規范[S]．北京: 中國標準出版社，2008.

Unmanned aerial technology application in highway survey and practice

ZHENG Chenghui

(Fujian communications planning and design institute,Fuzhou 350004)

This paper introduces the uav aerial technology and its application in highway survey, and combined with a highway engineering examples encountered paragraphs in urban areas, according to the characteristics of uav aerial technology in image accuracy is the key technical points of application of the improved method, high quality, efficient completed 1:2 000 digital topographic map production, part of the surveyed area, provide high-definition digital orthogonal projection like figure, DEM model, because the image can be more intuitive to show the landform characteristics of three-dimensional real for road reconnaissance design provides accurate and reliable reference data and the basis of line selection, greatly improve the efficiency of highway survey design.

Unmanned aerial vehicles (uavs); Aerial; Highway surveying; Orthogonal projection graph DLG

鄭程輝(1981.12-),男,工程師。

E-mail:7224677@qq.com

2016-06-12

閉幕式122

A

1004-6135(2016)08-0100-03