無人機航測系統(tǒng)在公路帶狀地形測量中的應用

張海明

【摘 要】隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，相應的測量技術(shù)在一定程度上也得到了提高，在公路帶狀地形測量中，采用無人機航測不僅能夠克服地理環(huán)境所帶來的限制，同時具有精度高，便于識別等優(yōu)勢。

【關(guān)鍵詞】無人機航測系統(tǒng)；公路帶狀地形；測量

前言

當前，在公路帶狀地形測繪中所采用的方法主要有GNSS RTK測繪法、全站儀測繪法和傳統(tǒng)的航空測繪法。其中，GNSS RTK測繪法和全站儀測繪法所需的人力物力都比較多，且測量難度上也比較大，對一些建筑密集的地帶無法精確測量。而傳統(tǒng)的航空測量受到天氣的影響較大，并且成本費用高、拍攝周期長等缺陷限制了其發(fā)展。近年來，隨著無人機低空航攝技術(shù)的發(fā)展，以其低成本、易操作、適用于危險區(qū)測繪和快速檢測等優(yōu)勢，在相關(guān)測繪領域得到廣泛關(guān)注。

一、無人機航測系統(tǒng)概述

無人機航測系統(tǒng)簡言之就是利用當前先進的低空無人機技術(shù)，通過與通信技術(shù)、GNSS定位技術(shù)和攝影測繪技術(shù)三者的結(jié)合所形成的一種自動化技術(shù)，被廣泛應用于測量土地、資源和環(huán)境等信息的提取工作，通過信息化處理和建模等形式進一步分析運用到生產(chǎn)和生活領域，為用戶提供方便。就無人機航測在公路地帶測繪中的應用現(xiàn)狀而言，其航測優(yōu)勢較為明顯。通過無人機航測能夠提高測量的精準度，進而縮短測量所用的時間，節(jié)省了人力物力的投入，節(jié)省拍攝成本。當前無人機航測精度提高，主要集中在拍攝像素和飛行技巧兩個方面，然后通過選擇適當?shù)牟牧夏Ｐ退憩F(xiàn)出的地形外在特征，從而精確分析公路帶狀地形的準確測量結(jié)果，提高結(jié)果的可信度。

二、無人機航測基本流程

在具體的測繪流程中主要可分為六個階段：方案設計、航空拍攝、控制點測量、空三加密、業(yè)內(nèi)的測圖和整理資料。具體可細分為14個具體環(huán)節(jié)：①接受任務；②項目設計；③控制測量和布景標志；④加密像控和無人機航拍；⑤空三加密；⑥業(yè)內(nèi)測圖；⑦高程的標記測量和外業(yè)的測繪補測；⑧業(yè)內(nèi)編輯；⑨過程檢測；⑩回放檢查；這一明確的可操作的測量流程，能夠提高計算機以及相應軟件對圖像進行精度提升，促進系統(tǒng)設計的最優(yōu)化處理。

三、無人機航測在公路帶狀地形測繪中的應用

以某鄉(xiāng)鎮(zhèn)村公路帶狀地形數(shù)據(jù)采集為例，該公路全長20.445km，以1：1000線路中線為基礎，向兩側(cè)各30m拓展。在線路的地點位置起點：東經(jīng)108°05′08.6″，北緯29°37′55.5″，終點為東經(jīng)108°10′'37.9″，北緯29°37′24.9″。該路整段為山地地形，且最高海拔為1617m，最低海拔為1088 m。公路地帶形勢復雜，地物較多，植被方面主要有水田、旱地、灌木和煙葉等。在沿線地帶交通不太便利，在通視環(huán)境下情況相對比較差。

（一）控制測量和無人機的航空攝影

線路控制測量上，選擇以GNSS靜態(tài)與全站儀導線相結(jié)合的方式開展。通過沿路5km布設一對四等的GPS控制點，之間加上間距500m的一級導線點，布設出四等高程導線。在航線設計上，6個飛行架次，依據(jù)測量寬度設計航線。其航飛平臺主要為ZC-2，系統(tǒng)為YS09，在相機的焦距為35.52mm單反相機。航拍的氣候條件選擇最佳的航攝時間。通過橫向的覆蓋區(qū)域加上20%的寬度，向外延伸兩條基線，分辨率為0.12m。在相片的控制點上以規(guī)格1.5m的方形噴繪制作控制點標志，設計黑白相間的三角符號標志。在相片的控制點上，隨著地形復雜的環(huán)境下，設置線路中線的周邊測控，布設布標，準確進行后期系統(tǒng)，選擇普通的正方形噴繪。在測繪的控制點上，以GNSS靜態(tài)測量和全站儀作為導線進行測量。通過測量相片的控制點使得在測量上得到有效的提高，增強控制點的精度。

（二）空間加密計算和業(yè)內(nèi)測圖

在空間加密計算上，數(shù)碼相片的坐標殘差滿足要求，同時用邊框進行定向計算，在坐標時注重相點上的內(nèi)測坐標，不能忽略主點的位置和系統(tǒng)的誤差，通過自檢的校平差消除大氣的折光和誤差。在相對定向的校平上，要進一步對連接點上做好均勻連接；在自動點上，數(shù)量上一般需要30個以上。

在絕對定向和區(qū)域間的平差計算上，主要分為3個區(qū)域進行，并做好接邊處理工作。在業(yè)內(nèi)測圖上，主要采用的是全野外刺點測圖。通過對不符合的現(xiàn)狀地物進行野外補測，進一步用測標進行模型上的描繪。當相鄰的曲線間距小于5mm時，進行首曲線插繪方式。有植被被覆蓋時，通過植被高度進行改正。在野外的高程點和立體的模型中，主要對樹木的密集和隱蔽的地方，對高程點讀兩次，讀差為0.4m，中數(shù)標記為0.1m。在高程標記點的地物和地性設計上，往往按照每平方厘米13個進行標記，當然，高程變度較大的地方需要特別增設計數(shù)點。同時測圖范圍內(nèi)的獨立地物、架空管線和各級道路均需要準確測繪。建筑物中的植被、土地需要做出明確的區(qū)分，例如，用材林和經(jīng)濟林的區(qū)分；旱田、水田以及蔬菜果園等明顯標注。注意圖中的村鎮(zhèn)、河流、大山、公路和管線等進行清晰的標注。最終運用CASS軟件系統(tǒng)將矢量的地形圖片轉(zhuǎn)換為格式地形圖。

（三）外業(yè)調(diào)繪和成果精度的檢查

外業(yè)調(diào)繪即按照國家相關(guān)規(guī)定，通過打印紙質(zhì)的地形圖紙進行調(diào)繪和修改。在以下幾個方面注重成果精度的檢查：首先，電力線、電纜、電桿和鐵塔等要逐桿調(diào)繪，明確區(qū)分好高壓、低壓等線路，注重光纜、通信線路以及電壓值等線數(shù)標記，明確線路走向；其次，對測區(qū)的公路等級、路面狀況和寬度進行實地的位置調(diào)繪；最后，需要對于測繪區(qū)的耕地以及植被類型做好明確的區(qū)分，按照農(nóng)作物的不同進行進一步的調(diào)繪處理。通過對不同地物點、地形點的精度上的統(tǒng)計，注重物點點位的誤差處理，進一步滿足公路的勘測規(guī)范與線路設計的地形測圖要求。

四、結(jié)束語

無人機航測實現(xiàn)了在公路測繪中的速度和精準度，為測繪地形圖提供更加精確詳細的數(shù)據(jù)，節(jié)省了人力物力資源，減少了工程的開支，滿足了當前帶狀公路地形測量的技術(shù)要求，并為相關(guān)的公路建設測圖項目提供了較為詳細的解決方案。

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