無人機(jī)測量技術(shù)在復(fù)雜公路中的應(yīng)用研究

肖曉東

【摘要】近年來，城市化進(jìn)程的加快，增加了公路工程施工項(xiàng)目的數(shù)量，由于城市人口的增多以及人們生活水平的提高，人們對公路施工的要求也逐漸提高。在對公路進(jìn)行施工的過程中，會(huì)受到各種各樣因素的影響，比如復(fù)雜地形、特殊的地質(zhì)環(huán)境等的影響，這就需要工作人員加強(qiáng)對施工現(xiàn)場的勘察。使用無人機(jī)可以保證低成本的前提下提高勘察的精準(zhǔn)度和數(shù)據(jù)的分辨率，拍攝的范圍也比較大，具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，在復(fù)雜的公路建設(shè)工程中具有舉足輕重的地位和其他測量工具無法比擬的優(yōu)勢，本文對無人機(jī)在復(fù)雜公路建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】無人機(jī);測量技術(shù);復(fù)雜公路;建設(shè)要求;技術(shù)應(yīng)用

目前，我國在對公路進(jìn)行建設(shè)施工的過程中，在測繪方面會(huì)用到多種多樣的測繪方法，其中最常用的方法包括以下幾種：RTK測量法、全站儀測量法以及傳統(tǒng)的航空測量法等，不同的測量方法具有不同的功能，也適用于不同的場合，因此，在實(shí)際的施工過程中，工作人員要根據(jù)實(shí)際施工的需求，選擇相應(yīng)的測量方法。RTK測量法、全站儀測量法在實(shí)際的測量工作中，對人力、物力以及財(cái)力等的要求比較高，一旦遇到地形過于復(fù)雜的情況，這兩種測量方法就無法發(fā)揮實(shí)際的作用，測量數(shù)據(jù)的精確度不高;對于傳統(tǒng)的航空測量法，這種方法在使用的時(shí)候需要大量的資金投入，因此成本費(fèi)用比較高，并且機(jī)動(dòng)性相對較差，遇到惡劣天氣也無法正常工作，容易受到天氣的影響。隨著無人機(jī)測量技術(shù)的出現(xiàn)，大大彌補(bǔ)了之前的測量漏洞，這種方法的測量效率比較高，成本較低，精確也比較高，具有極大的優(yōu)勢，再加上無人機(jī)低空航拍技術(shù)的飛速發(fā)展，該技術(shù)在快速檢測、危險(xiǎn)區(qū)的測繪以及人煙稀少的地方，甚至是人類到達(dá)不了的地方進(jìn)行測繪方面都發(fā)揮著巨大作用，所以，在這樣的情況下，對無人機(jī)測量技術(shù)在復(fù)雜公路中的應(yīng)用具有十分重要的意義。

1、無人機(jī)技術(shù)的工作原理及其測繪流程

1.1無人機(jī)技術(shù)的工作原理

當(dāng)使用無人機(jī)技術(shù)對復(fù)雜公路施工中進(jìn)行航測的時(shí)候，其工作原理主要是通過較為先進(jìn)的低空飛行技術(shù)，在衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)以及慣性導(dǎo)航技術(shù)等的支持下，借助攝影測繪技術(shù)，進(jìn)而形成一套自動(dòng)化的測量模式，并將這種模式廣泛應(yīng)用于土地測量、資源測量以及環(huán)境測量工程中，以此來獲得測繪所需要的各種數(shù)據(jù)信息，為以后的工程施工奠定堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。同時(shí)，在使用無人機(jī)進(jìn)行測繪的時(shí)候，人們可以通過可視化的過程，及時(shí)了解操作過程，并且與計(jì)算機(jī)和圖形圖像軟件結(jié)合起來使用，這樣就可以獲得較為先進(jìn)和準(zhǔn)確的圖像[1]。

1.2無人機(jī)技術(shù)的測繪流程

在對無人機(jī)的工作原理進(jìn)行分析的同時(shí)，得出其主要的測繪流程，主要分為以下幾種：首先是進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，再做航拍之前應(yīng)做的準(zhǔn)備，準(zhǔn)確掌握實(shí)際拍攝過程、測量控制點(diǎn)的定位以及圖像的測繪和資料的整理。在具體的操作過程中，還可以細(xì)分為接受任務(wù)、設(shè)計(jì)項(xiàng)目、控制測量、無人機(jī)進(jìn)行航拍、空三加密、外業(yè)補(bǔ)測、進(jìn)行內(nèi)業(yè)邊際、檢測測繪過程、檢查回放、對制圖進(jìn)行修改、做好信息輸出工作等，并且在無人機(jī)測繪的實(shí)際過程中，工作人員要確保嚴(yán)格按照以上流程進(jìn)行操作，規(guī)范施工，減少后期的麻煩，盡可能降低出錯(cuò)概率[2]。

2、無人機(jī)測量技術(shù)在復(fù)雜公路中的具體應(yīng)用

2.1內(nèi)業(yè)測圖以及空三計(jì)算

無人機(jī)測繪工作中最基礎(chǔ)的就是要進(jìn)行空間的加密計(jì)算，在進(jìn)行該項(xiàng)工作的過程中，要注意以下幾個(gè)施工事項(xiàng)：首先，數(shù)碼相片的坐標(biāo)殘差需要在一定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)進(jìn)行，應(yīng)該滿足相應(yīng)的需求，在執(zhí)行定向計(jì)算的時(shí)候，工作人員可以通過邊框來進(jìn)行，當(dāng)對坐標(biāo)進(jìn)行校正的時(shí)候，需要注意相點(diǎn)上的內(nèi)測坐標(biāo)要與主點(diǎn)的位置，當(dāng)出現(xiàn)誤差的時(shí)候，盡量將誤差降到最小，并且在后期的整合計(jì)算中，不可忽視該誤差的計(jì)算。當(dāng)出現(xiàn)較大的誤差時(shí)，則可以利用自檢校平差的方法來進(jìn)行消除。其次，在進(jìn)行定向校平的時(shí)候，要保證各連接點(diǎn)的分布要盡量均勻，并且自動(dòng)點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)該超過30個(gè);執(zhí)行絕對定向平差計(jì)算工作的時(shí)候，可以采用將街邊工作分為3個(gè)區(qū)域的方法。第三，在進(jìn)行業(yè)內(nèi)測圖的時(shí)候，需要對全野外的刺點(diǎn)測圖進(jìn)行觀察，在野外作業(yè)工作完成之后，就可以對不符合要求的地物進(jìn)行了解，并完成補(bǔ)測工作，然后就可以在模型上進(jìn)行描繪，通常可以選擇測標(biāo)的方法。第四，當(dāng)進(jìn)行野外高程作業(yè)的時(shí)候，需要對樹木隱蔽的密集區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)測量，在確定好測量參數(shù)的前提下規(guī)范測量，并在高程較大的地方采取機(jī)增設(shè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的方法。最后，就是對測圖范圍內(nèi)的各級道路等進(jìn)行計(jì)算測繪，在這個(gè)過程中，要盡量將建筑物周邊的植被和土地進(jìn)行準(zhǔn)確的劃分，區(qū)分經(jīng)濟(jì)林和用材林，并且還需要將果園、蔬菜園、水田以及是旱田進(jìn)行準(zhǔn)確的標(biāo)注，并盡可能保證標(biāo)注的明顯，然后將矢量地形圖進(jìn)行格式上的轉(zhuǎn)換，再轉(zhuǎn)換為地形圖的格式，在這個(gè)轉(zhuǎn)換過程中，通常采用CASS軟件系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換[3]。

2.2進(jìn)行航空攝影以及測控

公路的修建需要做好對線路的測量和監(jiān)控，在這個(gè)過程中，可以利用全站儀導(dǎo)線，將其與GNSS進(jìn)行靜態(tài)的結(jié)合，進(jìn)而對線路展開測量和控制，其次，當(dāng)對航線進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，盡量將飛機(jī)架次設(shè)計(jì)為4個(gè)，并按照相應(yīng)的寬度標(biāo)準(zhǔn)對飛機(jī)的航線進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)進(jìn)行航拍攝影的時(shí)候，對天氣的要求比較高，在天氣越好的情況下，能見度就會(huì)越高，最終的拍攝效果也就越好，所以，為了獲得更精準(zhǔn)、更高質(zhì)量的拍攝成果圖，就需要盡量選擇在最佳航攝的時(shí)間來對其進(jìn)行測繪。除此之外，在測繪的過程中還需要對像片的控制進(jìn)行設(shè)計(jì)，在確定好最終的控制點(diǎn)時(shí)，使用標(biāo)準(zhǔn)尺寸下的方形圖案對其進(jìn)行噴繪，利用三角符號將其標(biāo)記。在地理環(huán)境比較復(fù)雜的情況下，除了基本的對路線周邊的路線進(jìn)行測繪和設(shè)置之外，還需要布設(shè)布標(biāo)，這樣做的目的是為了保證無人機(jī)可以進(jìn)行準(zhǔn)確的校正，進(jìn)而對像片的控制點(diǎn)進(jìn)行測量，從而進(jìn)一步提高測量的精準(zhǔn)性，增強(qiáng)控制點(diǎn)的精度。

2.3對控制點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)操作

當(dāng)對控制點(diǎn)進(jìn)行操作的時(shí)候，對其進(jìn)行測量和布設(shè)是十分重要的操作。首先，應(yīng)該保證像片控制點(diǎn)的設(shè)計(jì)是在一定的標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行的，采用1.5m的方形本來對其進(jìn)行繪制，通常將控制點(diǎn)繪制成三角形的形狀，顏色也以黑白相間為主。其次，當(dāng)像片的控制點(diǎn)在森林比較密集的環(huán)境下的時(shí)候，在航拍的時(shí)候就需要在公路的中線周邊對其控制點(diǎn)進(jìn)行人工的布設(shè)和裝設(shè)，這樣可以進(jìn)一步提高測繪數(shù)據(jù)的精確度，保證后期圖片在成圖時(shí)的清楚。最后，測量像片的控制點(diǎn)的時(shí)候，可以采用多種的測量方式，為了充分保證測量的準(zhǔn)確度，提高測繪的效率和質(zhì)量，常用的測量方法主要有GNSS靜態(tài)測量、RTK、全站儀導(dǎo)線測量以及GNSS等，從而減少就后期的反復(fù)測量工作，推動(dòng)測繪工作的有序進(jìn)行[4]。

2.4對成果的精度以及外業(yè)的測繪進(jìn)行檢查

在國家的相關(guān)規(guī)定下，當(dāng)進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪的時(shí)候，可以根據(jù)所要測繪的要求，利用地形圖打印紙來對其進(jìn)行修改和調(diào)繪，在這個(gè)過程中，就需要保證調(diào)繪數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，保證對電力線、電纜以及電桿等的標(biāo)記，并對各個(gè)線路的走向進(jìn)行詳細(xì)的了解。另外，要對測繪區(qū)域內(nèi)的公路情況、公路的等級以及公路的寬度等實(shí)際數(shù)據(jù)和地理位置進(jìn)行詳細(xì)的記錄，并做好調(diào)繪工作。最后，在對耕地和的植被類型進(jìn)行劃分的基礎(chǔ)上，還需要根據(jù)各個(gè)土地類型的不同農(nóng)作物進(jìn)行分類，盡量做到細(xì)致化和準(zhǔn)確化，當(dāng)對不同的地物進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理的時(shí)候，還要對各個(gè)物理點(diǎn)的誤差進(jìn)行詳細(xì)的記錄，盡可能滿足不同線路的設(shè)計(jì)要求，符合公路施工的規(guī)范要求，還要盡量實(shí)現(xiàn)地形測繪圖的高度準(zhǔn)確性和成圖清晰化[5]。

結(jié)語：

綜上所述，在對無人機(jī)進(jìn)行使用的過程中，隨著社會(huì)的發(fā)展，無人機(jī)也廣泛應(yīng)用于復(fù)雜的公路建設(shè)中，并且具有很大的優(yōu)勢，不僅可以提高測繪的效率，還可以保證測繪的精準(zhǔn)度，降低施工成本。使用無人機(jī)進(jìn)行測繪，是建設(shè)復(fù)雜公路的關(guān)鍵，可以進(jìn)一步降低測繪成本，滿足山區(qū)或者復(fù)雜路段的建設(shè)要求，更為重要的一點(diǎn)，是其可以為更多的公路建設(shè)項(xiàng)目提供有效的數(shù)據(jù)參考，有利于公路建設(shè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[2]曾忱，鄒俊，林月峰.基于無人機(jī)可見光點(diǎn)云的輸電線路樹障隱患智能分析研究[J].電力設(shè)備管理，2020（03）：38-41.

[3]吳維國，宋慶志，束慶波，魏茂榮.無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在復(fù)雜電力工程勘測中的應(yīng)用[J].通訊世界，2020，27（01）：229-230.

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