無人機(jī)航測系統(tǒng)在公路帶狀地形測量中的應(yīng)用

張海明/豐都縣風(fēng)景名勝管理局

無人機(jī)航測系統(tǒng)在公路帶狀地形測量中的應(yīng)用

張海明/豐都縣風(fēng)景名勝管理局

隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，相應(yīng)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(jī)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。

無人機(jī)航測系統(tǒng)；公路帶狀地形；測量

前言

當(dāng)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(jī)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(lǐng)域得到廣泛關(guān)注。

一、無人機(jī)航測系統(tǒng)概述

無人機(jī)航測系統(tǒng)簡言之就是利用當(dāng)前先進(jìn)的低空無人機(jī)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(yīng)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(jìn)一步分析運(yùn)用到生產(chǎn)和生活領(lǐng)域，為用戶提供方便。就無人機(jī)航測在公路地帶測繪中的應(yīng)用現(xiàn)狀而言，其航測優(yōu)勢較為明顯。通過無人機(jī)航測能夠提高測量的精準(zhǔn)度，進(jìn)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(dāng)前無人機(jī)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(dāng)?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(zhǔn)確測量結(jié)果，提高結(jié)果的可信度。

二、無人機(jī)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(shè)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(xì)分為14個具體環(huán)節(jié)：①接受任務(wù)；②項目設(shè)計；③控制測量和布景標(biāo)志；④加密像控和無人機(jī)航拍；⑤空三加密；⑥業(yè)內(nèi)測圖；⑦高程的標(biāo)記測量和外業(yè)的測繪補(bǔ)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(jī)以及相應(yīng)軟件對圖像進(jìn)行精度提升，促進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計的最優(yōu)化處理。

三、無人機(jī)航測在公路帶狀地形測繪中的應(yīng)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(chǔ)，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(fù)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(jī)的航空攝影

線路控制測量上，選擇以GNSS靜態(tài)與全站儀導(dǎo)線相結(jié)合的方式開展。通過沿路5km布設(shè)一對四等的GPS控制點，之間加上間距500m的一級導(dǎo)線點，布設(shè)出四等高程導(dǎo)線。在航線設(shè)計上，6個飛行架次，依據(jù)測量寬度設(shè)計航線。其航飛平臺主要為ZC－2，系統(tǒng)為YS09，在相機(jī)的焦距為35.52mm單反相機(jī)。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(biāo)志，設(shè)計黑白相間的三角符號標(biāo)志。在相片的控制點上，隨著地形復(fù)雜的環(huán)境下，設(shè)置線路中線的周邊測控，布設(shè)布標(biāo)，準(zhǔn)確進(jìn)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(dǎo)線進(jìn)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(qiáng)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(biāo)殘差滿足要求，同時用邊框進(jìn)行定向計算，在坐標(biāo)時注重相點上的內(nèi)測坐標(biāo)，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(jìn)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(jìn)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(jìn)行野外補(bǔ)測，進(jìn)一步用測標(biāo)進(jìn)行模型上的描繪。當(dāng)相鄰的曲線間距小于5mm時，進(jìn)行首曲線插繪方式。有植被被覆蓋時，通過植被高度進(jìn)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(biāo)記為0.1m。在高程標(biāo)記點的地物和地性設(shè)計上，往往按照每平方厘米13個進(jìn)行標(biāo)記，當(dāng)然，高程變度較大的地方需要特別增設(shè)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(zhǔn)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(jì)林的區(qū)分；旱田、水田以及蔬菜果園等明顯標(biāo)注。注意圖中的村鎮(zhèn)、河流、大山、公路和管線等進(jìn)行清晰的標(biāo)注。最終運(yùn)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(jìn)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(biāo)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(jìn)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(jìn)行進(jìn)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(jìn)一步滿足公路的勘測規(guī)范與線路設(shè)計的地形測圖要求。

四、結(jié)束語

無人機(jī)航測實現(xiàn)了在公路測繪中的速度和精準(zhǔn)度，為測繪地形圖提供更加精確詳細(xì)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(dāng)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(shè)測圖項目提供了較為詳細(xì)的解決方案。

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[1]葉華斌,沈壯,程志強(qiáng),等.無人機(jī)航測系統(tǒng)在公路帶狀地形測量中的應(yīng)用[J].地球,2015(5).

[2]周進(jìn)省,趙曉米.基于無人機(jī)航測系統(tǒng)的大比例尺公路帶狀地形圖測繪[J].資源導(dǎo)刊,2016(12)：51-54.

[3]魏方震,武少豐,吉世鵬,等.天寶UX5無人機(jī)航測系統(tǒng)在公路勘察設(shè)計中的應(yīng)用[J].測繪通報,2015(3)：138-139.