無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在路橋檢測(cè)中的應(yīng)用

張稆豐

（重慶市建維工程檢測(cè)有限公司，重慶 400020）

航測(cè)技術(shù)是城市建設(shè)工作開展重要的基礎(chǔ)，不僅能夠提升測(cè)量的整體效能，更能推動(dòng)整個(gè)城市建設(shè)工作的有序開展，同時(shí)也會(huì)影響到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市規(guī)劃、氣候服務(wù)等領(lǐng)域的正常秩序。但就目前我國(guó)測(cè)量項(xiàng)目的現(xiàn)狀而言，其還存在較多的不足之處，限制了測(cè)量項(xiàng)目的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程。

1 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)應(yīng)用的主要特點(diǎn)

1.1 成本投入較小

相對(duì)于載人測(cè)量工作，無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用期間所需投入維護(hù)及運(yùn)營(yíng)的成本較小，不僅節(jié)約了人工成本的費(fèi)用，同時(shí)無(wú)人機(jī)測(cè)量也可以根據(jù)測(cè)量的地域特點(diǎn)，對(duì)機(jī)身的規(guī)模及型號(hào)進(jìn)行選擇，不僅提升了測(cè)量的效率，也節(jié)省了大量的成本投入。此外，無(wú)人機(jī)具備強(qiáng)大的智能化特點(diǎn)，對(duì)于操作人員的專業(yè)化素質(zhì)要求不高，從而也為航測(cè)工作的開展節(jié)省了大量的經(jīng)濟(jì)投入。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)主要由地面保障系統(tǒng)、任務(wù)運(yùn)用系統(tǒng)及無(wú)人飛行器部分構(gòu)成，集合信息技術(shù)、遙感技術(shù)、GNSS技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)，能夠根據(jù)空間環(huán)境及土地資源進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析及采集，隨著科學(xué)水平不斷的提升，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)也更為突出。

1.2 測(cè)量效率較高

傳統(tǒng)的航測(cè)技術(shù)會(huì)受到地形地貌的限制，例如，在一些盆地或者山區(qū)位置開展航測(cè)工作較為困難，即使能夠順利完成測(cè)量工作，其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度也不能得到更好的保障。利用無(wú)人機(jī)開展航測(cè)工作，可以深入地質(zhì)較為復(fù)雜的地貌區(qū)域，同時(shí)還能保證測(cè)量的效率與精度。

1.3 工作周期強(qiáng)

我國(guó)逐漸完善了無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)，在測(cè)繪工作中利用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)，可以提供數(shù)據(jù)支持，發(fā)揮無(wú)人機(jī)的性能，提高航拍服務(wù)水平，對(duì)比傳統(tǒng)測(cè)試方法，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的工作周期比較強(qiáng)，可以創(chuàng)新基層測(cè)繪工作模式，發(fā)揮無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的作用，發(fā)揮相關(guān)系統(tǒng)功能，順利開展基層測(cè)繪工作。操作無(wú)人機(jī)需要發(fā)揮現(xiàn)代高科技的功能，提升基層測(cè)繪工作的綜合性，保障無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的工作周期性。

1.4 測(cè)繪范圍比較廣

利用無(wú)人機(jī)的飛行特征，可以實(shí)現(xiàn)大范圍航測(cè)，同時(shí)，在不同角度完成測(cè)量工作，無(wú)人機(jī)具有靈活性，在低空小范圍作業(yè)范圍中具有顯著的優(yōu)勢(shì)，可以提高航測(cè)圖的層次性，保障數(shù)據(jù)質(zhì)量，為工作人員數(shù)據(jù)分析提供輔助作用。無(wú)人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)拍攝，利用攝像機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，建立3D立體圖模擬測(cè)量的物體，保障測(cè)量?jī)?nèi)容的清晰度。

2 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)作用

2.1 提升攝像的品質(zhì)及數(shù)據(jù)的直觀性

通過(guò)無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)的高清攝像系統(tǒng)，能夠根據(jù)測(cè)量目的選擇合適的攝像設(shè)備，從而使攝像的品質(zhì)得到更好的保證。同時(shí)，利用攝像的數(shù)據(jù)還能為工程竣工圖及新增耕地圖繪制提供客觀的對(duì)比，利用POS數(shù)據(jù)、相機(jī)運(yùn)行參數(shù)、控制點(diǎn)文件，實(shí)現(xiàn)空中三角測(cè)量，從而使測(cè)量數(shù)據(jù)變得更加直觀。除此之外，通過(guò)航測(cè)還能對(duì)目標(biāo)區(qū)域的整治項(xiàng)目的實(shí)施計(jì)劃的合理性進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，使測(cè)繪工作的品質(zhì)與關(guān)鍵數(shù)據(jù)的直觀性得到更好的保障。

2.2 實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量及影像連接的功能

相較于傳統(tǒng)的航測(cè)技術(shù)，利用無(wú)人機(jī)開展測(cè)量工作時(shí)，可以獲取更多的影像數(shù)量，并且圖像較小，但不適合以沖洗相片的形式開展測(cè)量工作。同時(shí)，無(wú)人機(jī)在指定范圍進(jìn)行測(cè)量工作時(shí)，像控點(diǎn)的分布較為均勻，在照片的色彩及明艷度上，能夠形成鮮明的對(duì)比。相片拍攝完成之后，能夠快速進(jìn)行圖片信息的檢索，一旦測(cè)量數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)存在一定的差異，可以利用畸變預(yù)處理技術(shù)，根據(jù)圖像所對(duì)應(yīng)的POS數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)快速拼接的功能。

2.3 提高測(cè)繪數(shù)據(jù)的精確性

無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)搭載了高清攝像系統(tǒng)，通過(guò)GNSS-RTK技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)χ付ǖ哪繕?biāo)開展實(shí)地測(cè)量，根據(jù)測(cè)量目標(biāo)的實(shí)際圖像，利用計(jì)算機(jī)軟件處理系統(tǒng)將平面位置及圖像空間按照指定的比例進(jìn)行展示，不僅能夠提升地圖的精度，同時(shí)還能滿足多種用戶的需求。除此之外，利用無(wú)人機(jī)的攝像系統(tǒng)與平臺(tái)的控制功能，操作者還可根據(jù)對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行高度進(jìn)行控制，從而使圖像的分辨率得到更好的保障。

3 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在路橋檢測(cè)中的應(yīng)用

3.1 在低空作業(yè)中的應(yīng)用

在基礎(chǔ)測(cè)繪工作中運(yùn)用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)低空的監(jiān)測(cè)，在進(jìn)行基礎(chǔ)測(cè)繪工作時(shí)，往往會(huì)受到周邊地形和天氣的影響導(dǎo)致一些突發(fā)問(wèn)題的發(fā)生，嚴(yán)重影響了實(shí)際測(cè)繪工作的有序進(jìn)行，比如在實(shí)際工作的過(guò)程中，地形是比較復(fù)雜的，再加上自然環(huán)境較差，云層較低，這給實(shí)際的測(cè)繪工作帶來(lái)了諸多的影響，但是用當(dāng)前先進(jìn)的無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)能夠有效的解決以上問(wèn)題，并且也可以不受地形和周邊環(huán)境的影響，獲取比較清晰和準(zhǔn)確的信息。與此同時(shí)在基礎(chǔ)測(cè)繪工作中運(yùn)用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)，還可以提高整體測(cè)繪工作的安全性，在以往基礎(chǔ)工作的過(guò)程中，所面臨的環(huán)境都是相對(duì)來(lái)說(shuō)較為惡劣的，會(huì)威脅到現(xiàn)場(chǎng)工作人員的人身安全，但是隨著無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，相關(guān)工作人員可以在無(wú)人機(jī)航拍的過(guò)程中進(jìn)行多方位的跟蹤，隨時(shí)了解監(jiān)測(cè)的過(guò)程以及監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，即使是在一些環(huán)境比較惡劣的條件下，也可以最大程度的保護(hù)工作人員的人身安全，工作人員可以進(jìn)行遠(yuǎn)程操作操控?zé)o人機(jī)來(lái)開展日常的測(cè)繪工作。其次無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的靈活性是比較高的，即使是在一些空間比較狹窄的環(huán)境中，也能夠順利的完成測(cè)繪工作，提高實(shí)際工作的精準(zhǔn)性和有效性。

3.2 在低空航拍系統(tǒng)中應(yīng)用

在低空環(huán)境航空測(cè)繪過(guò)程中，要求獲取清晰的航拍圖像，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)利用像素較高的攝像機(jī)，獲取清晰度較高的圖形，為低空環(huán)境航空測(cè)繪工作提供可靠依據(jù)?？茖W(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，利用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的過(guò)程中，需要結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)和檢驗(yàn)轉(zhuǎn)換軟件，可以高度轉(zhuǎn)換航空?qǐng)D像，保障測(cè)繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時(shí)，可以利用遙感技術(shù)優(yōu)勢(shì)。在高空航測(cè)中利用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)，可以順利地采集地理信息數(shù)據(jù)，保障地理信息測(cè)繪工作質(zhì)量，促進(jìn)數(shù)字化城市建設(shè)。

3.3 合理把控檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

引進(jìn)先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)及檢測(cè)設(shè)備是關(guān)鍵。一方面要完善工程試驗(yàn)室，及時(shí)配置并妥善保養(yǎng)各項(xiàng)專業(yè)設(shè)備，制定嚴(yán)格的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各項(xiàng)檢測(cè)工作加以規(guī)范，確保滿足各項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)要求；另一方面則要落實(shí)檢測(cè)工作，首先做好檢測(cè)規(guī)劃與技術(shù)交底工作，結(jié)合檢測(cè)項(xiàng)目明確工作流程，并具體劃分工作責(zé)任，詳細(xì)講解檢測(cè)過(guò)程中的技術(shù)要點(diǎn)，使檢測(cè)人員對(duì)檢測(cè)內(nèi)容有更準(zhǔn)確的認(rèn)知；其次，在應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)中需要做好各項(xiàng)操作、數(shù)據(jù)和結(jié)果的記錄，作為檢測(cè)準(zhǔn)確性的判斷依據(jù)，并安排技術(shù)責(zé)任人在旁監(jiān)督，出現(xiàn)操作不當(dāng)?shù)葐?wèn)題時(shí)能夠及時(shí)提醒，以此提高檢測(cè)過(guò)程的規(guī)范性；最后，要充分考慮外在環(huán)境的影響，如果出現(xiàn)特殊天氣狀況應(yīng)避免檢測(cè)，此時(shí)容易對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成不利影響，尤其是壓力檢測(cè)等比較精密的檢測(cè)項(xiàng)目，更需避免外界環(huán)境影響。

4 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)路橋檢測(cè)方法

4.1 布設(shè)影像記錄控點(diǎn)

影像記錄控點(diǎn)的布設(shè)即為確定拍照位置。路橋的特點(diǎn)是線路長(zhǎng)，沒有一個(gè)中心點(diǎn)可以覆蓋全程，考慮到檢測(cè)成本，不能讓無(wú)人機(jī)飛跨全程，因此需在待檢測(cè)的路橋中布設(shè)若干影像記錄控點(diǎn)，一方面作為無(wú)人機(jī)操控的控制點(diǎn)，另一方面作為圖像回傳的中繼點(diǎn)。影像記錄控點(diǎn)的布設(shè)一般遵循近似等間隔、交通和通訊便利的設(shè)定原則。為提高數(shù)據(jù)傳輸速度，在有條件的地方預(yù)埋通訊光纜，以規(guī)避無(wú)線傳輸帶寬有限的問(wèn)題。

4.2 校檢相機(jī)

為保證每次檢測(cè)的有效性，需在無(wú)人機(jī)航測(cè)前對(duì)搭載的高分辨率攝像機(jī)進(jìn)行校檢，排除早期故障。校檢的內(nèi)容包括無(wú)人機(jī)操控性能檢查、無(wú)人機(jī)定位精度核定、高分辨率攝像機(jī)攝像功能檢查、像素設(shè)定檢查、存儲(chǔ)空間檢查和數(shù)據(jù)傳輸功能檢查。檢查的方法可以采用二級(jí)檢查制度，即每次使用前以試用的方式進(jìn)行功能檢查，要求嚴(yán)格按照操作規(guī)程的說(shuō)明逐一檢查功能點(diǎn)；定期（一般為半年）進(jìn)行指標(biāo)檢查，對(duì)涉及到的飛航、飛控、供電、攝像、定位、數(shù)傳等各個(gè)功能指標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)。

4.3 記錄航空攝影

準(zhǔn)備工作完成后，可以放飛無(wú)人機(jī)。無(wú)人機(jī)需按照預(yù)先設(shè)定的航跡、準(zhǔn)確的航速和高度，對(duì)路橋的實(shí)際情況進(jìn)行推進(jìn)掃描，做到對(duì)路橋細(xì)節(jié)的全覆蓋，對(duì)質(zhì)量薄弱環(huán)節(jié)和風(fēng)險(xiǎn)高發(fā)部位要進(jìn)行復(fù)查。推進(jìn)掃描是根據(jù)路橋走向，以路橋中界線或路橋固定邊沿為行進(jìn)航路，以設(shè)定好的速度觀察路橋的質(zhì)量狀況、配套設(shè)施齊備情況以及設(shè)施中標(biāo)注文字清晰度等外在圖像信息。一般雙向六車道的普通高速公路，單條車道寬度為3.75m，緊急停車帶寬度3.5m，計(jì)算隔離帶和路肩寬度總計(jì)約為40m，無(wú)人機(jī)搭載的高分辨率攝像機(jī)視場(chǎng)角15°，無(wú)人機(jī)飛行在20m高空即可實(shí)現(xiàn)單次航程對(duì)路面的全覆蓋。質(zhì)量薄弱環(huán)節(jié)和風(fēng)險(xiǎn)高發(fā)部位一般指涵洞基礎(chǔ)、引橋與橋梁結(jié)合部、橋基、緊固螺栓以及橋柱裂紋等，這里列出僅供參考，還需根據(jù)路橋的具體情況進(jìn)行分析確定。拍攝圖像過(guò)程中，應(yīng)及時(shí)將下傳到影像記錄控點(diǎn)的圖像進(jìn)行儲(chǔ)存，儲(chǔ)存的圖像中要同步記錄位置、偏角、照度、檢測(cè)人員等相關(guān)信息。

5 結(jié)語(yǔ)

許多路橋施工都在不斷對(duì)無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究和創(chuàng)新，解決其中存在的問(wèn)題。相信在未來(lái)的發(fā)展中，我國(guó)的無(wú)人機(jī)技術(shù)將更加先進(jìn)，無(wú)人機(jī)技術(shù)將會(huì)帶給檢測(cè)工作越來(lái)越多的便捷性，其在路橋行業(yè)的應(yīng)用會(huì)取得更好的發(fā)展和進(jìn)步。