無人機傾斜攝影測量技術在大型煤氣化項目規劃 測量中的應用探討

張 眾

（福州市勘測院有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

為持續深入探索“放管服”精神要旨，福建省正在積極推進工程建設項目行政審批服務“多測合一”改革。江陰工業集中區作為福清市“多測合一”的試點區，其“多測合一”工作的探索及經驗顯得尤為重要。本項目的生產過程是“多測合一”政策的一次完整的應用，為后續江陰工業集中區乃至福清市的“多測合一”工作提供寶貴經驗。

福建省?；斐綒怏w有限公司位于福州市福清市江陰工業集中區福能（江陰）化學園內，從事大型煤氣化項目投資開發和建設。還配套建設大型空分裝置，可為園區內其他項目提供氮氣、氧氣、壓縮空氣和儀表空氣等其他產品，推動園區化工新材料產業集聚，為福州新區開發提供堅實的基礎。項目總體規模達666畝，總建筑面積為14萬平方米。

1 傾斜攝影測量

1.1 測區分析

收集起算點坐標數據，可供利用的各種比例地形圖資料[1]，劃定測區范圍導入地面站或遙控器，根據底圖影像對測區范圍進行分析，分析要點主要包括以下內容。

（1）測區的空域條件，是否在禁飛區內。

（2）測區內是否有部隊駐地或其他信號干擾源。

（3）測區地形高差情況，是否需要分不同航高執行。

（4）測區范圍內有無超過航高的高樓、高壓電塔、橫穿高壓線等。

（5）分析測區形狀，選擇合適的無人機系統。

1.2 航線設計

本項目作業區域面積大，因此選擇固定翼無人機或復合翼無人機；項目精度要求高，因此選擇長焦距鏡頭。

將航攝范圍轉換為WGS84坐標系，導入地面站系統，根據項目要求選擇航線設計方式，再設置影像分辨率、航向重疊度、旁向重疊度，由地面站自主設計航線。在航線設計過程中，需要對以下幾項內容進行檢查。

（1）基本要求。無人機飛行高度和總航程是影響飛行安全的重要指標，技術設計應符合以下要求：一是攝區內的地形高差應限定在1/4相對航高之內；二是設計航線總航程應小于無人機能到達的最遠航程。

（2）航線敷設原則。一是建筑物低矮、稀疏區域按常規方式敷設；二是遇到較高建筑，房屋密集區域應考慮交叉敷設和增加旁向、航向重疊的方法。

（3）航高保持。實際航高與設計航高之差應小于50 m，最大航高與最小航高之差應小于50 m，同一航線上相鄰像片的航高差應小于30 m。

（4）航攝時間選擇。一是航攝時，不但需要避免過大的陰影，同時要有良好的光照條件。攝區太陽高度角≥40°，陰影倍數≤1.2；二是高層建筑物密集的市區應在當地正午前后2 h內攝影。

（5）漏洞補攝。航攝中出現的航攝漏洞均應及時補攝，應采用相同的數碼相機在相同的氣象條件下補攝，補攝航線的兩側應超出漏洞之外兩條基線[2]。

1.3 現場踏勘

實地踏勘時，對于較大的測區，應攜帶手持或車載GPS設備，記錄起降場地和重要目標的坐標位置，結合已有的地圖或影像資料，計算起降場地的高程，確定相對于起降場地的航攝飛行高度。起降場地應滿足以下要求。

（1）距離軍用、商用機場須在10 km以上。

（2）起降場地通視效果好、地勢平坦。

（3）避開人口集中區域，距離起降點120 m區域內不能有重要設施、高壓線、高大建筑物等。

（4）起降場地地面應無明顯凸起的巖石塊、土坎、樹樁，也無水塘、大溝渠等。

（5）應避開附近正在使用的無線通信、雷達站、微波中繼等干擾源。

（6）觀察現場風力大小，風力過大情況下不建議起飛。

1.4 像控測量

1：500地形圖像控點布設。根據測區形狀布設像控點，一般在測區邊緣角點布設像控點，內部按實地500 m左右方格網布設像控點。地形起伏較大的區域適當加密到400 m。飛機如果自帶RTK或者PPK，測區邊緣角點需要布設像控點，內部布設1～2個像控點。

1.5 航空攝影

完成了航線設計后，進行無人機組裝，并進行檢查，檢查項包括以下內容。

（1）無人機機身組裝是否正確，如螺旋槳是否正確安裝等。

（2）相機鏡頭是否打開，相機連接是否正常。（3）存儲卡是否安裝。

（4）網絡是否連接正常，如網絡RTK是否連接正常等。

（5）電池電量是否足夠等。

在全部檢查項正常情況下，接通電源，再次檢查航線設計情況，設置相機參數，相機一般調成M檔進行拍攝，根據不同天氣調節IOS和曝光時間，全部設置完成后執行航空攝影任務。

1.6 內業采集

利用生產獲得的三維模型成果，結合EPS三維測圖模塊完成地形要素的業內采集、編輯、修改等操作。

1.7 補測調繪

若圖像數據不能完整反應被測量物的整理情況，應當及時安排補飛[3]，對于小區域航內數據遮擋、模糊不清、精度較差等部分，采用傳統外業調繪及補測方法完成變化部分地形地貌等要素的修補測。

2 傾斜攝影測量技術在規劃核實測量中的應用探討

2.1 建筑高度測量

建筑物高度測量可采用三種丈量方法，即鋼尺直接測量、利用電子全站儀以懸高測量方式測定、手持測距儀直接丈量。同一建筑具有多個分層高度應逐一測量，建筑高度計算規則一般以建筑主入口地坪為基準開始起算[4]。

2.2 精度指標

建筑物高度測量的精度要求：建筑物的高度測量至厘米，建筑物樓高測量的中誤差為±10 cm[5]。

2.3 建筑高度計算規定

（1）主入口室內外高差Δh應實地量取，在建筑高度計算示意圖中按實際表示。

（2）各建筑物均應體現底層高度、自然層高度及其他特殊層的高度。

（3）工業廠房每層高度均應體現；多層、高層建筑樓高圖中應體現標準層高度。

2.4 三維模型輔助樓高測量

內業依據三維模型利用EPS三維模塊在建筑物主入口處分別采集室外高程點、室內地坪高程點、屋面高程點、女兒墻處高程點，局部三維模型如圖1所示。

圖1 局部三維模型

利用公式求出室內外高差、屋面高度和建筑高度?，F場利用鋼尺、手持測距儀或全站儀對房屋高度實測，將實測樓高和三維模型計算樓高相對比，共對比建筑高度26個，樓高對比結果如表1所示。經統計：模型數據與實測數據對比中誤差為0.044 m，模型數據與實測數據較差在0 m～0.1 m的數量為26個，模型數據與實測數據較差在0.1 m～0.2 m的數量為0個，較差大于0.2 m的數量為0。綜上分析：無人機傾斜攝影測量技術可用于輔助樓高測量，精度滿足規范要求，精度影響因子有待在實際生產中進一步摸索總結。

表1 樓高對比較差分布

3 傾斜攝影測量技術在房產測量中的應 用探討

3.1 測量精度與指標

量距應使用經檢定合格的鋼卷尺、玻璃纖維尺、手持式激光測距儀或全站式電子速測儀等能達到相應精度的儀器和工具，距離以米為單位，取位至0.01 m；房屋邊長都應重復量測兩次，其較差需滿足限差，取平均值作為最后量測的結果。多次測量邊長較差絕對值應滿足：|△D|≤0.005D（D為實測值，小于10 m按10 m計）。

3.2 房屋邊長量測

本項目房屋邊長量測工作分為兩個小組，第一小組負責利用三維模型采集房屋輪廓并提取房屋邊長，如圖2所示。

圖2 局部地形圖

第二小組利用測距儀現場量測房屋邊長和房屋內部結構。將兩組量測房屋邊長數據進行對比，共對比邊長56個，房屋邊長對比如表2所示。經統計：模型數據與實測數據對比中誤差為0.024 m，模型數據與實測數據較差在0 m～0.1 m的數量為56個，模型數據與實測數據較差在0.1 m～0.2 m的數量為0個，較差大于0.2 m的數量為0。綜上分析：無人機傾斜攝影測量技術可用于輔助房屋邊長測量，精度滿足規范要求，精度影響因子有待在實際生產中進一步摸索總結。

表2 房屋邊長對比較差分布

4 結束語

綜上所述，無人機傾斜攝影測量技術是一項非常有發展前景的技術且應用日臻成熟[6]，與傳統測量方法相比，無人機在大型煤氣化項目規劃測量方面體現出較大的優勢，該方法可快速準確提取要素信息，不僅減輕了部分外業工作量，而且解決了大型煤氣化項目規劃測量的以下難點：一是本項目工程量大、工期緊；二是房屋量測需要多部門協調配合，廠區內部管理嚴格，測量工作溝通困難；三是廠區內構筑物、管廊及廠房結構繁雜，實測難度較大；四是廠區內存在較多危險源，很多無法直接接觸。