無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在公路帶狀地形測(cè)量中的運(yùn)用研究

李濤

摘要：無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)具有良好的機(jī)動(dòng)性以及高拍攝效率，為此被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在地形測(cè)量方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，本文介紹了無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)的概念，對(duì)無人機(jī)航測(cè)在公路地形測(cè)量中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述，最后對(duì)無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在公路帶狀地形測(cè)量中的運(yùn)用進(jìn)行了研究，以期促進(jìn)其在地形測(cè)量中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)；航測(cè)系統(tǒng)；公路帶狀地形測(cè)量；概念；應(yīng)用現(xiàn)狀

1無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)概述

公路帶狀地形測(cè)量的方法多種多樣，但無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在眾多的測(cè)量方法中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。全站儀測(cè)量的方法需要投入大量人力，傳統(tǒng)的航空測(cè)量則存在較強(qiáng)的局詳性，容易被天氣、環(huán)境等因素影響，而無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)單、測(cè)量成本低，與其他方法相比更加高效實(shí)用。無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)指的是采用無人機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、攝影測(cè)量技術(shù)等自動(dòng)化技術(shù)拍攝測(cè)量空間，提取其中的有用信息，對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理，構(gòu)建模型以及進(jìn)行應(yīng)用分析的一種技術(shù)。近年來低空飛行無人機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，無人機(jī)航空攝影技術(shù)與全站儀測(cè)量法、傳統(tǒng)航空測(cè)量法等其他公路帶狀地形圖測(cè)量方法相比表現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢(shì)。無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)不僅拍攝成本低、構(gòu)造簡(jiǎn)單，還能測(cè)繪危險(xiǎn)區(qū)域，對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行快速監(jiān)測(cè)。

無人機(jī)航測(cè)是公路帶狀地形測(cè)量中具有明顯優(yōu)勢(shì)的新型技術(shù)，顯著提高了公路帶狀地形測(cè)量的準(zhǔn)確性，能在短時(shí)間內(nèi)得到準(zhǔn)確的此測(cè)量結(jié)果。提高拍攝像素、完善攝影技巧是航空攝影中一直以來存在的兩個(gè)關(guān)鍵問題，因?yàn)楹娇諗z影普遍存在影響清晰度不足的缺陷。而無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)的產(chǎn)生和應(yīng)用有效解決了這兩個(gè)問題，其拍攝作品清晰度高、分辨率高、比例尺大、面積小、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)。要制作出能充分體現(xiàn)地形外在特征的模型，首先必須獲得合適的材料。無人機(jī)航測(cè)能為地形模型制作提供優(yōu)質(zhì)的攝影材料，幫助制作人員對(duì)公路帶狀地形進(jìn)行準(zhǔn)確的分析。無人機(jī)航測(cè)的生產(chǎn)流程主要由五個(gè)階段組成，分別是方案設(shè)計(jì)、航拍、像控點(diǎn)測(cè)量、空三加密、內(nèi)業(yè)測(cè)圖、整理資料，圖1是無人機(jī)航測(cè)的具體流程。

2無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在公路帶狀地形測(cè)量中的運(yùn)用

假設(shè)某帶狀公路位于丘陵地形中，公路蜿蜒曲折，公路設(shè)計(jì)單位提供了1：50000線路中線方案，中線與比較線約210米，則利用無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)對(duì)該公路帶狀地形的測(cè)量情況如下文所述。表1概括了整個(gè)測(cè)量過程各個(gè)階段的內(nèi)容。

首先，控制測(cè)量。此階段的測(cè)量工作需要采用GPS測(cè)量法與全站儀測(cè)量法結(jié)合的方法完成，選擇一對(duì)四等的全球定位系統(tǒng)控制點(diǎn)，控制點(diǎn)應(yīng)在沿著公路約5千米的地方進(jìn)行設(shè)置。同時(shí)，各控制點(diǎn)之間應(yīng)加密設(shè)置，每隔五百米設(shè)置一個(gè)一級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)。

其次，無人機(jī)航空攝影。此階段應(yīng)先確定航線和航飛模式。無人機(jī)飛行航線設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)擬建公路的走向進(jìn)行，此次無人機(jī)航測(cè)使用了四架無人機(jī)，一架無人機(jī)具有四條航線，需要進(jìn)行四次測(cè)量。四架次的飛行測(cè)量目的是提高獲得線路相關(guān)信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和詳盡性。選擇ZC-Ⅱ作為此次無人機(jī)航測(cè)的飛行平臺(tái)，飛行控制系統(tǒng)則是YS09，相機(jī)為Canon EOS 5D Mark Ⅱ型單反，焦距為35.52毫米，航測(cè)時(shí)間應(yīng)選擇氣候條件最好的時(shí)間段。當(dāng)航線、航飛模式確定后，則需進(jìn)行相控點(diǎn)的設(shè)置和測(cè)量。相控點(diǎn)即相片控制點(diǎn)，此次航測(cè)采用的相控點(diǎn)標(biāo)志是由1.5米的方形噴繪紙制作而成的，標(biāo)志圖案為黑白相間的三角符號(hào)。公路帶狀地形比較復(fù)雜，可視性也不強(qiáng)，在這樣的條件下設(shè)置、測(cè)量線路線周邊控制點(diǎn)時(shí)必須設(shè)置布標(biāo)，以便確保后期系統(tǒng)成圖的精確性。布標(biāo)可以用規(guī)格為1.5米的方形噴繪布制作，布標(biāo)上是四個(gè)黑白相間的三角形。結(jié)合使用GNSS、GNSS RTK、全站儀導(dǎo)線測(cè)量這三種測(cè)量方法進(jìn)行相控點(diǎn)的測(cè)量，目的是提高測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量和效率，優(yōu)化測(cè)量結(jié)果的精確性和準(zhǔn)確性、可靠性，提高相控點(diǎn)精確度。

再次，空三加密計(jì)算。相片改正后數(shù)碼相片的片框標(biāo)坐標(biāo)殘差絕對(duì)值等于0，采用邊框自動(dòng)計(jì)算的方式進(jìn)行內(nèi)定向。對(duì)于系統(tǒng)誤差，可以采用自檢校平差的方法消除，提高結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性。

接著，內(nèi)業(yè)測(cè)圖。內(nèi)業(yè)測(cè)圖通過全野外調(diào)繪后刺點(diǎn)側(cè)圖的方法完成，如果圖中出現(xiàn)與現(xiàn)狀不符的地物，則應(yīng)進(jìn)行野外補(bǔ)測(cè)，同時(shí)利用合理的方式測(cè)繪等高線。

最后，外業(yè)調(diào)回及成果精度檢查。外業(yè)調(diào)繪在打印出的地圖上進(jìn)行，這一操作必須嚴(yán)格遵守國(guó)家制定的標(biāo)準(zhǔn)和要求。航測(cè)的最后成圖需進(jìn)行測(cè)繪修補(bǔ)，而后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的修改。

3小結(jié)

無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)能夠滿足公路帶狀地形圖測(cè)繪的要求，在公路帶狀地形圖測(cè)量中具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，能夠?yàn)榈匦螆D的測(cè)繪提供精確、可靠的數(shù)據(jù)。利用無人機(jī)航測(cè)測(cè)量公路帶狀地形能夠在滿足技術(shù)要求的同時(shí)達(dá)到節(jié)省人力、物力，降低成本的效果。為此，對(duì)無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行研究具有必要性。

參考文獻(xiàn)

[1]張海光.無人機(jī)航測(cè)在公路帶狀地形測(cè)繪中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017，（24）：2149-2149.

[2]張海明.無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在公路帶狀地形測(cè)量中的應(yīng)用[J].大陸橋視野，2017，（22）：123.

[3]劉光慶. 無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在帶狀地形測(cè)量中的應(yīng)用分析[J]. 世界有色金屬. 2016（23）

[4]羅國(guó)坤. 無人機(jī)航測(cè)在公路地形測(cè)量中的應(yīng)用[J]. 黑龍江科技信息. 2016（27）

[5]史華林. 無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在公路帶狀地形測(cè)量中的應(yīng)用[J]. 測(cè)繪通報(bào). 2014（06）

[6]李興華，羅秀蘭，龔緒才. 無人機(jī)航測(cè)技術(shù)應(yīng)用于公路崩滑陡峭地段測(cè)量分析[J]. 公路交通技術(shù). 2012（04）

[7]張惠均.無人機(jī)航測(cè)帶狀地形圖的試驗(yàn)及分析[J]. 測(cè)繪科學(xué). 2013（03）

（作者單位：南京中設(shè)航空科技發(fā)展有限公司）