無人機影像在高速公路檢測中的應用

鮮青青

摘要：本篇文章首先對無人機影像技術在高速公路檢測應用意義進行闡述，從確定航測任務、選擇人機硬件、明確技術要求等多個方面，對無人機影像技術在高速公路檢測應用要點進行解析，并以此為依據，提出無人機影像在高速公路檢測中的應用建議。

關鍵詞：無人機影像;高速公路檢測;應用

對于無人機影像技術來說，也就是在通訊技術、遙感應用技術、GPS 差分定位技術等現代化技術作用下，對高速公路施工建設、公路運行、道路養護等情況進行實時監測而采用的一種技術。和傳統高速公路檢測技術比較，無人機攝像技術具有更多優勢。例如無人機能夠給施工企業提供高空俯視視角，不但能夠擴大拍攝范疇，也能保證數據信息的真實性和精準性。在無人機中安裝一個高清攝像機，能夠快速捕捉拍攝區域這下信息，并且連接高速信息網絡，實時更新道路情況，為高速公路建設和運行提供依據。

一、無人機影像技術在高速公路檢測應用意義

和傳統高速公路檢測技術比較，無人機影像技術在高速公路檢測中的應用意義具體展現在以下幾個方面。首先，低成本。對于小型無人機來說，在市場中的價格一般是幾萬元，而攝像機再加上光學鏡頭也只要幾萬元，其日常維護比較簡單。通過數據調查，無人機影像技術和傳統公路檢測技術比較，投放的成本相對較少[1]。其次，計算精準。無人機技術作為電子技術和信息化技術形成的產物，屬于智能化技術，通過無人機與激光雷達掃描技術，能夠對檢測區域內地質情況進行精準還原，在數字化技術作用下進行精準測量，工作迅速。最后，具備較強機動能力。無人機對環境有著一定適應性，能夠快速獲取所需信息。并且，無人機影像技術可以結合高速公路實際情況進行不同檢測，只要在高清攝像設備的作用下就能完成不同層次的作業。

二、無人機影像技術在高速公路檢測應用要點

（一）確定航測任務

因為高速公路在施工建設中，容易受到地形等因素影響，并且告訴公路測量精度要求高。因此，為了更好滿足工程測量精度要求，防止出現無人機運行事故，怎樣才能合理選擇劃分架次成為能夠順利完成航測工作的重要因素。通常情況下，相關部門可以結合地質情況選擇飛行高速，一般以100m為衡量保準，確定無人機飛行高度。

（二）選擇人機硬件

在航測過程中，容易受到地理等因素影響，對無人機硬件要求比較嚴格。對于不同檢測內容，需要重點分析自然因素給檢測設備帶來的影響，預防因為自然因素引發的飛行事故。在完成航測設備選擇工作以后，需要對整個系統協同情況進行評判。高速公路無人機檢測一般采用低空無人機飛行器測繪遙感系統，該系統主要由任務設備系統、地面導控系統及數據處理系統等組成[2]。要想順利完成工作任務，三類系統應合理搭配，保證無人機航測工作快速完成。

（三）明確技術要求

無人機航測結果能否給檢測高速公路提供專業數據，需要通過標準化數據進行檢測。在此過程中，筆者提出一定標準。如果航測比例控制在 1：500左右，其飛行高速將控制在300m之內;在實際測量中，將會出現0.5平方公里重疊現象;建議采取WGS84坐標;結合精度要求，像控點數量應大于18個;像控點和測量外圍最大距離不小于450m。在實際攝像中，攝像要求為真色彩數字攝像，航測拍攝的照片在色彩上應做好分布均勻，不管是明亮度，還是飽和度，都要滿足公路檢測要求。

（四）內業數據處理

內業數據處理作為區分無人機影像技術能否成為高速公路檢測結果的最終環節。現階段，市場中數據處理一般由商業軟件來進行，以Pix4Dmapper 為例，本文將進一步分析內部數據處理模塊。首先，初始數據準備，其中包含航拍獲取的影像數據、像控點數據以及POS 數據。通過對數據篩查，清除不滿足檢測保準的數據，整理數據，提高數據有效性。通過建立數據處理系統，將POS 數據導入其中，建立POS 數據坐標。在像控點編輯器的作用下，及時找出控制點信息，根據已經獲取的POS 數據進行空中三角測量運算。在分辨率和精準性上，需要利用三維點云技術來保證DEM 與 DOM 數據的精準性。在完成空中三角測量工作以后，形成正射影像，建立高速公路初始道路信息圖表，調整變形、錯位圖像信息。

三、無人機影像在高速公路檢測中的應用建議

（一）做好準備工作

在使用無人機影像技術進行高速公路檢測時，應做好前期準備工作，無人機在執行現場航飛作業過程中，需要提前對檢測區域地質情況、自然環境進行調查，對待測區域已經形成的測量結果、數據和交通狀況有一定認識后，根據待測區域周圍情況設定控制點，并對其進行標記處理，對坐標信息等相關數據進行整合，確定待測區域地質情況、氣候環境和基礎設施分布情況等，便于檢測作業航線設計和檢測工作順利進行[3]。

（二）合理分布控制點

選點工作人員在實習選點以及埋石作業過程中，需要結合工作任務做好相關數據采集工作，其中包含測量區域1：50000或者更大比例尺寸的地形圖，已經獲取的各種類型平面控制點、水準點以及GPS 控制點等相關信息。對待測區域實際情況有深入了解，如交通狀況、通信情況、供電運行、氣候條件等，之后結合項目任務書、合同等進行工程設計。在像控點分布過程中，需要注意待測區域和周圍無人機起降場地實際情況，具體要求在于：場地遠離人口密集區域、高樓大廈、高壓線等，要求地勢平穩;周圍無機場、軍事敏感區域，或者給無人機通信帶來影響的干擾源。為了能夠對高速公路全區域圖像拼接的接邊誤差進行控制，需要采用 RTK 儀器等設備沿著高速公路兩側設有控制點，控制點數量不少于25個，這樣才能對所有影像信息進行判斷和調整。

（三）實施現場航拍作業

在利用無人機影像設備進行航空拍攝過程中，地面監控工作人員需要無時無刻對無人機飛行高度、飛行軌跡和飛行速度進行監控，如果存在異常現象，要求其及時返航。無人機在完成航拍任務以后，監控工作人員應提前做好降落準備工作，在操控手的作用下對無人機降落進行遙控。在完成降落以后，對無人機拍攝的照片和飛行器運行情況進行檢測評估，注意導出和檢測影像數據，根據貼現率和姿態判斷是否需要重新飛行。以某高速公路檢測工作為例，一共獲取的影像照片1023幅，航測高度為440m，航向重疊度為75，旁向重疊度為45%，獲得影像地面分辨率是65mm。

（四）做好數據處理工作

內業數據處理作為無人機低空遙感應用的關鍵所在，需要借助商業軟件來實現該工作。以某公司涉及的無人機后期處理軟件Pix4Dmapper 為例，數據處理流程如下：首先，資料準備，其中包含影像數據、POS 數據和控制數據，保證各項數據的真實性和精準性，檢查獲取影像數據質量，是否存在質量不合格照片，其中包含傾斜度高的照片。并且，檢查POS 數據文件，也就是檢查航帶變化位置照片，避免POS 數據中照片號和影像數據照片號不相符，發生不對應的狀況。基于此，在數據處理過程中，需要建立一個工程，將POS 數據導入其中，設立POS 數據坐標[4]。其次，利用像控點編輯器確定控制點，并把控制點在照片中顯示出來，獲取的控制點需要根據pos 數據進行控三運算，獲取每張航拍影像的精準外方位元素和加密點坐標。最后，做好點云加密處理工作，通過采取pix4Dmapper 高級算法可以計算每個像元高程數據，形成三維點云，以此保證數據高層模型DEM及數字正射影像圖DOM分辨率。

四、結束語

總而言之，在高速公路檢測過程中，把無人機影像技術應用其中，有著廣闊的發展前景，和傳統檢測技術比較，有著無法比擬的優勢。通過使用無人機影像技術，能夠改善公路檢測質量，保證檢測效率，對促進我國高速公路檢測事業發展有著重要意義。

參考文獻：

[1]何濤.無人機影像在高速公路檢測中的應用分析[J].中國設備工程，2019（20）：108-109.

[2]李松峰，凌愛波，朱蕾，朱志超.復雜地質環境下高速公路施工無人機影像監控技術研究[J].機械設計與制造工程，2019，48（10）：51-54.

[3]馮瑤.無人機航測技術在高速公路勘測及輔助選線中的應用分析[J].四川水泥，2019（05）：51.

[4]肖新尚.無人機航測技術在高速公路勘測及輔助選線中的應用[J].科技創新與應用，2019（09）：164-165.