研究無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在公路勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

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摘 要：針對無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在公路勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用問題，采取實(shí)例分析的方法，展開具體的論述，提出勘察設(shè)計(jì)優(yōu)化的策略，共享給相關(guān)人員參考借鑒。經(jīng)公路勘察設(shè)計(jì)實(shí)踐檢驗(yàn)，堅(jiān)持高效率準(zhǔn)確化思路，積極引入無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，通過航拍的方式，采集數(shù)據(jù)信息，可提高勘察作業(yè)的效率，為設(shè)計(jì)工作的開展提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)信息，保障勘察設(shè)計(jì)工作落實(shí)到位。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)傾斜攝影技術(shù);公路;勘察;設(shè)計(jì)

傾斜攝影技術(shù)指的是相機(jī)主光軸和地面的垂軸存在一定的傾斜角時(shí)組織開展的航拍攝影。根據(jù)光軸傾斜進(jìn)行劃分，主要為垂直影響和輕度傾斜影響、高度傾斜影像、水平攝影影響。隨著技術(shù)水平的不斷提高，測量測繪影像的清晰度更高，同時(shí)數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性也比較高。

1 案例概述

以某公路改擴(kuò)建項(xiàng)目為例，采用無人機(jī)傾斜攝影手段，輔助公路勘察與設(shè)計(jì)，為項(xiàng)目提質(zhì)增效和降低成本提供技術(shù)支持，并且積累了豐富的技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)結(jié)合技術(shù)的具體應(yīng)用，進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用的分析。

2 無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的具體應(yīng)用情況

2.1 三維重建技術(shù)

從傾斜攝影數(shù)據(jù)采集作業(yè)實(shí)際來說，使用的無人機(jī)很多，本次工程測量作業(yè)中使用的是大疆精靈Phantom4 Pro。對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，具體為影像匹配處理、控三加密計(jì)算、密集匹配處理、三角構(gòu)網(wǎng)以及紋理映射。借助自動(dòng)化處理軟件，能夠減少人為因素的干擾，并且自動(dòng)化水平很高。

2.2 數(shù)據(jù)采集

無人機(jī)傾斜攝影作業(yè)期間，配置的相機(jī)為FC6310S，相機(jī)鏡頭的焦距為8.8 mm，像元尺寸設(shè)置為0.002 41 mm;CCD尺寸設(shè)置為13.2×8.8 mm;航高為80 m。根據(jù)計(jì)算公式，獲得地面分辨率結(jié)果為2.19 cm。組織航飛作業(yè)前，完成現(xiàn)場踏勘，明確整個(gè)航攝作業(yè)的范圍，選擇平坦沒有遮擋的交點(diǎn)位置設(shè)置控制點(diǎn)，按照測圖的比例尺來選擇設(shè)置密度，同時(shí)做好均勻性控制，采集記錄工程坐標(biāo)。本次作業(yè)地面站使用的是AItizure軟件，設(shè)計(jì)了垂直、傾斜總計(jì)5條航線，設(shè)計(jì)航向重疊率為80%，設(shè)計(jì)旁向重疊率為70%。若電池耗盡，則會(huì)自動(dòng)回歸標(biāo)記點(diǎn)，完成電池更換之后可以自動(dòng)繼續(xù)沒有結(jié)束的航線。完成拍攝作業(yè)后，對數(shù)據(jù)信息的完整性和準(zhǔn)確度進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)存在遺漏部分或者影像模糊問題，則需要組織補(bǔ)飛，獲得完整的數(shù)據(jù)信息。

2.3 數(shù)據(jù)處理

將航拍采集的影像資料，導(dǎo)入到處理軟件，進(jìn)行參數(shù)的檢查和補(bǔ)充。完成控制點(diǎn)信息的輸入，同時(shí)對照外業(yè)的控制點(diǎn)位置，在影像資料中精確刺點(diǎn)，使得各個(gè)航線上的照片都有控制點(diǎn)標(biāo)記，經(jīng)過檢查沒有誤差后提交控三計(jì)算。經(jīng)過解算之后，檢查控三關(guān)系模型，保證坐標(biāo)軸方向正確，開展實(shí)景模型的重構(gòu)，并且導(dǎo)出各類數(shù)據(jù)。

2.4 數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度分析

采用傾斜攝影技術(shù)手段，能夠快速獲得測區(qū)內(nèi)地面信息，構(gòu)建實(shí)景模型之后，能夠計(jì)算獲得土石方量與土石比例數(shù)據(jù)等。作業(yè)中對5處深挖工點(diǎn)，開展實(shí)景模型的構(gòu)建和土石方計(jì)算，以工點(diǎn)1為例，分析經(jīng)過空三解算后的成果精度。從此工點(diǎn)的情況來說，計(jì)算區(qū)域面積大約為21 513 m2，設(shè)置7個(gè)定向點(diǎn)以及7個(gè)檢查點(diǎn)。按照《數(shù)字航空攝影測量空中三角測量規(guī)范》，采取定向點(diǎn)與檢查點(diǎn)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷木龋治鰷y量結(jié)果的精準(zhǔn)度。通過計(jì)算，定向點(diǎn)的平面中誤差結(jié)果為0.021 2 m，高程中誤差結(jié)果為0.023 8 m;1：500平地平面定向點(diǎn)中誤差最大限差結(jié)果為0.13 m，高程中誤差最大限差結(jié)果為0.11 m，計(jì)算結(jié)果可以達(dá)到規(guī)范中1：500比例尺的限差標(biāo)準(zhǔn)。通過計(jì)算，檢查點(diǎn)平面中誤差結(jié)果為0.120 8 m、高程中誤差結(jié)果為0.117 1 m;1：500平地平面定向點(diǎn)中誤差最大限差結(jié)果為0.17 m，高程中誤差最大限差結(jié)果為0.14 m，可以達(dá)到規(guī)范中1：500比例尺的限差標(biāo)準(zhǔn)。

3 無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在公路勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略

3.1 明確外業(yè)流程，把控測量質(zhì)量

確認(rèn)航飛的區(qū)域：技術(shù)操作時(shí)，事前獲得測區(qū)的KML文件或者四角坐標(biāo)，在谷歌地圖上圈出測區(qū)，并且進(jìn)行測區(qū)情況的分析，要求滿足1：500免像控高差在適宜的范圍，高差與航高比≤0.3，即設(shè)計(jì)航高為250 m則地形最高點(diǎn)和最低點(diǎn)高差不超過75 m。

制定航飛方案。根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，航飛作業(yè)應(yīng)該按照風(fēng)向開展，使得無人機(jī)保持良好的飛行姿態(tài)。假定飛行航線為南北向，那么要求飛行區(qū)域東西向應(yīng)該超出測區(qū)范圍一條航線，并且南北向應(yīng)該超出測量區(qū)大約3張影像的距離。

相機(jī)的布置。開展航拍作業(yè)時(shí)，相機(jī)需要設(shè)置為S模式，即快門優(yōu)先模式，快門速度需要大于1/1 000 s。若光線條件比較好，則設(shè)置為1/1 250 s或設(shè)置為1/1 600 s。對于ISO值得，要求結(jié)合現(xiàn)場光照條件設(shè)置，若為晴天的正午建議將參數(shù)設(shè)置為ISO200;若為陰天的正午建議將參數(shù)設(shè)置為ISO400;若為夏季晴天的傍晚則將參數(shù)設(shè)置為ISO1000;若為夏季陰天的傍晚則設(shè)置為ISO800z。做好參數(shù)的精準(zhǔn)設(shè)置，切實(shí)保障作業(yè)的質(zhì)量[1]。

像控點(diǎn)的布置。對于像控點(diǎn)靶標(biāo)，選擇的是方形靶標(biāo)。將像控點(diǎn)靶標(biāo)的邊長大小，控制為大于等于1 m。地物特征相控建議選擇影像上可見的特征地物;在地物的選取時(shí)應(yīng)該選擇相對明顯的直角或鈍角進(jìn)行測量，不建議選擇銳角。嚴(yán)格按照外業(yè)操作流程和要點(diǎn)，做好每個(gè)細(xì)節(jié)的把控，最大程度上保障測量數(shù)據(jù)信息的質(zhì)量，為公路勘察設(shè)計(jì)工作的開展與落實(shí)提供支持[2]。

3.2 做好內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的處理

從無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐來說，若想為公路勘察設(shè)計(jì)提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)信息，要求做好內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的處理。使用專業(yè)的軟件，進(jìn)行三維建模和數(shù)據(jù)處理。將獲得的數(shù)據(jù)成果以及控三成果，導(dǎo)入到模型修飾軟件，開展模型修飾作業(yè)。對于內(nèi)業(yè)模型修飾，可以直接對照原始影像勾勒交互式建模，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的作業(yè)方法，不需要佩戴立體眼鏡，能夠自動(dòng)檢索不同角度的影像，能夠在不同的表面實(shí)現(xiàn)推入和拉出等布爾運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)物的快速操作，同時(shí)能夠達(dá)到測圖級精度成果，同步完成測圖以及建模[3]。在進(jìn)行處理時(shí)，嚴(yán)格按照內(nèi)業(yè)操作的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，精細(xì)化控制每個(gè)環(huán)節(jié)和操作，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，保障無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用效果。

3.3 做好數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度的分析

從無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐分析，若想為勘察設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確度較高的數(shù)據(jù)信息，要求做好內(nèi)外業(yè)測量作業(yè)的數(shù)據(jù)信息質(zhì)量控制。在實(shí)踐中對采集的數(shù)據(jù)信息開展精準(zhǔn)度檢查和分析，把關(guān)每類數(shù)據(jù)信息的質(zhì)量，滿足多樣化需求。技術(shù)人員要認(rèn)真履行職責(zé)，圍繞航測作業(yè)全過程實(shí)施質(zhì)控，保障公路勘察設(shè)計(jì)的質(zhì)量，為后續(xù)施工作業(yè)的質(zhì)控提供保障[4]。

4 結(jié)語

綜上所述，無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用，對提高勘察設(shè)計(jì)的質(zhì)量，起到積極的促進(jìn)作用。文中結(jié)合實(shí)例，分析了技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵點(diǎn)，同時(shí)提出明確外業(yè)流程，把控測量質(zhì)量;做好內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的處理;做好數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度的分析等建議。

參考文獻(xiàn)：

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