無人機航測系統在公路帶狀地形測量中的應用

張海明/豐都縣風景名勝管理局

無人機航測系統在公路帶狀地形測量中的應用

張海明/豐都縣風景名勝管理局

隨著現代科技的快速發展，相應的測量技術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境所帶來的限制，同時具有精度高，便于識別等優勢。

無人機航測系統；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展。近年來，隨著無人機低空航攝技術的發展，以其低成本、易操作、適用于危險區測繪和快速檢測等優勢，在相關測繪領域得到廣泛關注。

一、無人機航測系統概述

無人機航測系統簡言之就是利用當前先進的低空無人機技術，通過與通信技術、GNSS定位技術和攝影測繪技術三者的結合所形成的一種自動化技術，被廣泛應用于測量土地、資源和環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狀而言，其航測優勢較為明顯。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，節省了人力物力的投入，節省拍攝成本。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，然后通過選擇適當的材料模型所表現出的地形外在特征，從而精確分析公路帶狀地形的準確測量結果，提高結果的可信度。

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、業內的測圖和整理資料。具體可細分為14個具體環節：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業內測圖；⑦高程的標記測量和外業的測繪補測；⑧業內編輯；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，促進系統設計的最優化處理。

三、無人機航測在公路帶狀地形測繪中的應用

以某鄉鎮村公路帶狀地形數據采集為例，該公路全長20.445km，以1:1000線路中線為基礎，向兩側各30m拓展。在線路的地點位置起點：東經108°05′08.6″，北緯29°37′55.5″，終點為東經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靜態與全站儀導線相結合的方式開展。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，依據測量寬度設計航線。其航飛平臺主要為ZC－2，系統為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，選擇普通的正方形噴繪。在測繪的控制點上，以GNSS靜態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）空間加密計算和業內測圖

在空間加密計算上，數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測坐標，不能忽略主點的位置和系統的誤差，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，數量上一般需要30個以上。

在絕對定向和區域間的平差計算上，主要分為3個區域進行，并做好接邊處理工作。在業內測圖上，主要采用的是全野外刺點測圖。通過對不符合的現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點。同時測圖范圍內的獨立地物、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分，例如，用材林和經濟林的區分；旱田、水田以及蔬菜果園等明顯標注。注意圖中的村鎮、河流、大山、公路和管線等進行清晰的標注。最終運用CASS軟件系統將矢量的地形圖片轉換為格式地形圖。

（三）外業調繪和成果精度的檢查

外業調繪即按照國家相關規定，通過打印紙質的地形圖紙進行調繪和修改。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繪，明確區分好高壓、低壓等線路，注重光纜、通信線路以及電壓值等線數標記，明確線路走向；其次，對測區的公路等級、路面狀況和寬度進行實地的位置調繪；最后，需要對于測繪區的耕地以及植被類型做好明確的區分，按照農作物的不同進行進一步的調繪處理。通過對不同地物點、地形點的精度上的統計，注重物點點位的誤差處理，進一步滿足公路的勘測規范與線路設計的地形測圖要求。

四、結束語

無人機航測實現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據，節省了人力物力資源，減少了工程的開支，滿足了當前帶狀公路地形測量的技術要求，并為相關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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