無人機傾斜攝影技術在陶家隧道項目二標中的運用

吳 洋 胥松奇 劉子睿

(1.中交第三航務工程局有限公司交建工程分公司 上海 200000；2.中交三航（重慶）生態修復研究院有限公司 重慶 400000)

一、工程概況

陶家隧道項目是城市快速路五橫線的一部分，是重慶市快速路網的重要組成部分。是推進成渝城市群交通基礎設施互聯互通，推動成渝地區雙城經濟圈建設的重要基礎設施。項目區位如圖1所示。

圖1 項目區位

項目起于繞城高速西側九龍坡與江津交界處，途經陶家鎮、中梁山、跳蹬、小南海等片區，終點接快速路二縱線李家灣立交。陶家隧道是本項目穿中梁山段而設置的隧道，位于華福隧道南側約2.0km，西側為九龍坡陶家片區，東側是大渡口小南海、跳蹬片區。陶家隧道項目整體呈東西走向，起于繞城高速西側九龍坡與江津交界處，途經陶家鎮，以特長隧道形式穿越中梁山，經跳蹬、小南海等片區，終點接快速路二縱線李家灣立交，線路全長約20km。

項目主線設計標準為城市快速道，設計車速80km/h，主線雙向6～10車道，主要工程包括2座全互通式立交（朱家灣立交（遠期）、小南海組合立交），3座簡易立交（南北大道立交、白彭路立交、銅陶路立交），特長隧道1座（陶家隧道，左洞長3.630km，右洞長3.631km）。其中二標段包含陶家隧道段（ZK13+620～ZK15+440、YK13+620～YK15+441）與隧道東至終點段。

二、無人機傾斜攝影技術

隨著無人機技術的逐漸成熟，無人機傾斜攝影作為航測領域的高新技術手段，在工程建設中的應用已經愈發廣泛[1]。該項技術通過三維重建，可精確還原影像獲取時刻地物的三維實景模型，測量精度及效率相較于傳統測繪也得到大幅度提升，因此該技術已廣泛應用于水利、市政、路橋等多個工程領域[2]。

本項目作為市政項目，建設條件復雜，項目周邊用地受限，空間局促，自然地形高低起伏，紅線范圍內包含較多水域，標尾接城市建成密集區。因此，在項目施工前期利用無人機傾斜攝影技術建立實景三維模型，詳細了解項目紅線范圍內及紅線周邊的實地情況是必要的[3]。

三、項目傾斜攝影作業

（一）航線規劃

首先在GIS軟件中導入項目紅線，然后以項目紅線為依據來劃定無人機傾斜攝影拍攝范圍，本項目作業根據所選用的無人機的電池巡航等實際情況，共劃分了10個區域的作業范圍。圖2所示為項目紅線與10個作業區域的相對位置關系。

圖2 項目紅線與10個作業區域的相對位置關系

將劃定好的無人機傾斜攝影作業范圍導入到無人機飛行APP中，設定相關飛行參數，即可在相應作業范圍內生成無人機飛行航線。如圖3所示為作業范圍1對應的無人機航線，其他區域情況類似。其中飛行主要參數設置具體為：航高100m-120m、云臺俯仰角度-45°、旁向重疊率70%、航線重疊率80%、旁向重疊率（斜）60%、航向重疊率（斜）70%。

（二）實地作業

項目作業采用大疆精靈4 PRO V2.0型號無人機，其配備1英寸2000萬像素圖像傳感器，OcuSync 2.0系統可實現10公里圖像傳輸，采用機械快門，最高快門速度可達1/2000秒，可在作業過程中有效防止拖影，避免對建模質量造成影響。

因項目作業范圍為帶狀，在實地作業時，按“Z”字型的布點方式在項目全線共布設了16控制點，為方便考慮，控制點一般布設在了已建道路路面交通標志頂點處，并用RTK測量出每個控制點的經緯坐標并記錄，以便在后續模型生產過程中進行融入計算。

（三）模型生產

項目全線作業共采集到4088張照片用于模型重建。將控制點融入計算后生產出的項目全線實景三維模型，模型細節見圖4。由模型細節圖可見，生產出的實景三維模型中建筑物結構輪廓清晰，建筑物表面紋理清晰、無拉花，模型重建質量較好。

圖4 模型細節

四、模型精度驗證

根據軟件空三計算檢驗報告顯示，本次項目作業的平均地面分辨率為38.61375mm/像素，重投影誤差（RMS）為0.62像素，建模誤差平均在23.940525mm左右，所有連接點的重投影誤差都集中在較小范圍內。

五、無人機傾斜攝影技術在施工前期中的運用

在市政道路項目中，項目與地理信息的關聯性強。基于傳統的二維軟件（AutoCAD等），項目施工人員直觀地了解了解地理環境現狀。本文通過將重建出的項目全線實景三維模型與項目紅線疊加，如圖5所示，使得項目施工人員能夠詳細了解項目紅線范圍內及紅線周邊的實地情況。在項目施工前期，項目施工人員以項目實景三維模型為指導，減少了項目施工人員的外勘頻率，提高了外勘的效率[4]。

圖5 實景三維模型與項目紅線疊加

六、結束語

本文以陶家隧道項目二標為依托，利用無人機傾斜攝影技術建立項目全線實景三維模型，并進行了精度檢驗，結果表明無人機傾斜攝影技術作業快、精度較高。在施工前期，進行了實景三維模型與項目紅線疊加，使項目施工人員能夠詳細了解項目紅線范圍內及紅線周邊的實地情況，減少了項目施工人員的外勘頻率，提高了外勘的效率，可為類似市政工程項目的前期技術應用提供參考與借鑒。項目將進一步探究無人機傾斜攝影技術在深化施工后的運用。