無人機測量技術在復雜公路中的應用研究

謝正雄

摘 ?要：公路工程施工通常會受到復雜地形及特殊地質環境的影響，因此在施工之前就需要對公路路段的地質、地形、水文及周邊環境進行全面勘查。無人機測量技術較傳統測繪技術在攝影測量方面有很大優勢，具有航測性能好、成本低、分辨率和精準度高、拍攝范圍大等特點，被廣泛地運用于公路測量中，特別是在地質、地形條件較為復雜的公路測量中使用有著無法比擬的優勢。因此，該文就無人機測量技術在復雜公路中的應用進行研究。

關鍵詞：無人機;測量技術;復雜公路

中圖分類號：P231 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 前言

我國目前在對復雜公路進行測繪的過程中所用到的方法主要包括傳統航空測量法、全站儀測量法、RTK測量法等。其中，傳統航空測量法除了成本費用高、機動性差之外，還容易受到天氣因素的影響。RTK測量法、全站儀測量法在測量過程中需要大量的人力物力作為輔助，對于一些建筑物比較密集或者地況較為復雜的路段，無法做到精確測量。但無人機測量技術則有所不同，其具備高效率、低成本、高精準三大優勢，再加上近些年無人機低空航拍技術的迅速發展，將其用于快速檢測、危險區的測繪以及在人到達不了的地方進行測繪能夠發揮巨大優勢。因此，對無人機測量技術的研究極具現實意義。

1 無人機工作原理及測繪流程

使用無人機技術進行航測，原理是通過較為先進的低空飛行技術，結合衛星導航技術、慣性導航技術以及攝影測繪技術，形成一套自動化的測量模式，將其運用到土地、環境及資源的測量中，獲取測繪所需的數據信息。利用無人機進行測繪，整個操作過程不僅完全可視化，還能與計算機和圖形圖像軟件聯合使用，可以獲得精確度較高的圖像。無人機測繪流程可分為方案的設計、航拍前的準備、實際拍攝過程、測量控制點的定位、空三加密、測圖及資料整理。具體還可以細分為任務接受、項目設計、布景標志、測量控制、無人機航拍、加密像控、空三加密、內業測圖、外業補測、高程標記測量、內業編輯、過程檢測、回放檢查、修改制圖、過程檢查及信息輸出等。在進行無人機測繪的過程中需嚴格按照以上流程來操作。

2 無人機測量技術在復雜公路中的應用

2.1 內業測圖及空三計算

利用無人機進行空間加密計算時，第一，須注意數碼像片在坐標殘差上應符合相關要求。定向計算可以通過邊框來進行，在校正坐標時，注意相點上的內側坐標和主點的位置且還應將誤差考慮在內。如果存在誤差或大氣折光，則可以利用自檢校平差方法來消除。第二，在定向校平方面，各連接點分布要均勻，自動點的數量需大于30個。在進行區域間和絕對定向平差計算時，可將接邊工作分為3個區域。第三，在業內測圖環節，需進行全野外的刺點測圖，通過野外作業，對不符合現狀的地物進行補測，然后采用測標在模型上進行描繪。如果曲線間相鄰距離在5 mm以下，則需采取首曲線插繪的方法。如果測量區域內有植被覆蓋，則可以利用植被高度來進行修正。第四，在立體模型和野外高程點中，需著重對樹木隱蔽密集區域進行測量，高程點讀取2次，誤差通常在0.4 m左右，中數標記一般為0.1 m左右。在對高程標記點進行地形和地物設計的過程中，在高程變化比較大的位置應增設計數點。第五，對測圖范圍內的各級道路、獨立地物以及架空管線進行準確測繪，對建筑物周邊的土地和植被進行明確劃分，將經濟林和用材林區分開來，將蔬菜果園、水田和旱田等進行明顯的標注，對圖中管線、村鎮、大山、河流和鐵路進行明確的標記。最后對矢量地形圖進行格式轉換，利用CASS軟件系統將其轉換為地形圖格式。

2.2 航空攝影及測控

在進行線路測控時，第一，利用全站儀導線與GNSS靜態結合來開展線路的測控，需沿公路段每5 km進行一對四等的GPS控制點的布設，在中間間距0.5 km處進行一級導線點的布設，從而形成四等高程導線。第二，在進行航線設計時，需進行飛行架次的設計，數量為4個，航線的設計原則上應按照測量寬度來進行，航飛平臺是ZC-2，系統是YS09系統，以焦距為35.52 mm的單反相機作為機載相機。第三，進行航拍時對氣候條件也有一定的要求，天氣越好，能見度越高，拍攝效果也就越好，所以，應盡可能地選擇最佳航攝時間來進行測繪，從而獲得更高的測量準確度。另外，在測量過程中，需將橫向覆蓋區域加寬20%，并向外延伸2條基線，分辨率在0.12 m。在對像片進行控制點的設計時，控制點標志的制作需采用規格為1.5 m的方形圖案進行噴繪，然后再用三角符號圖案來標記，三角符號采用黑白相間的顏色來制作，最后將其布設于像片的控制點上。第四，對于較為復雜的地形環境，除了對路線周邊測控線路的中線進行設置外，還需要布設布標，為了方便在測繪中對無人機系統進行準確的校正，噴繪圖案應選擇普通的正方形圖案。另外，在測繪控制點上，可以將全站儀和GNSS靜態測量作為導線再進行測量，通過這樣的方式對像片控制點進行測量，不僅可以提高測量的準確度，還可以增強控制點的精度。

2.3 控制點的相關操作

在利用無人機進行公路測量的過程中，像片控制點的測量和布設非常重要。第一，像片控制點的設計標準是控制點的標注需采用1.5 m的方形本來繪制，并將控制點繪制為三角形圖案，顏色黑白相間。第二，布設像片控制點，如果測量區域內的樹林較為密集，為了確保后期圖片成圖時的精度，在航飛之前，還應該在公路中線周邊的測量控制點上進行人工布標的裝設。布標采用普通的噴繪布來制作，規格為1.5 m×1.5 m，再在上面進行2個對頂黑色三角形的噴繪，從而形成4個黑色相間的三角形，以便在航拍過程中拍出的照片上，這些標志物清晰可見。此外，還需在線路的起點、終點和架次的交叉處，進行像片控制點的補刺。第三，對像片控制點進行測量時，則采用RTK、GNSS靜態測量、GNSS以及全站儀導線測量法來進行。通過這樣的方式，不僅可以提高控制點的精準度，還可以使測量效率大幅提高。

2.4 成果精度及外業調繪的檢查

外業調繪指的是依據國家有關規定，利用地形圖打印紙來進行修改和調繪，在此過程中，還需注重對成果精度的檢查。主要內容包括首先，對電纜、電力線、鐵塔和電桿進行逐桿調繪;明確區分低壓和高壓線路;對電壓值、光纜以及通信線路的線數進行標記;明確各路線的走向。其次，需對測繪區域內的路面狀況、公路等級以及寬度進行實際位置的調繪。最后，明確區分測繪區域內的植被和耕地類型，并根據不同的農作物進行調繪處理。對不同地形和地物進行統計，著重處理物點點位的誤差問題，從而滿足線路設計、公路勘測規范以及地形測圖方面的要求。

3 結語

綜上所述，將無人機運用于復雜公路測量中，無論是在公路測繪的效率方面，還是在速度與精準度方面，都有著很大的優勢。采用無人機測繪技術，不僅節省了測繪過程中所需的人力、物力，還可以降低工程測繪成本，滿足山區或者復雜路段的作業需求，更重要的是為公路項目建設提供了較為精準的數據支持，為測圖項目提供了詳細的解決方案，對于公路建設施工而言有著重要的作用。

參考文獻

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