無人機公路測繪應用現狀分析

王國武

摘要：近年來，隨著各種新型傳感器和攝影測量平臺的不斷發展，無人機數字航攝技術以其機動靈活、經濟、便捷等顯著特點，成為了傳統航空攝影測量手段的有力補充，在突發災害應急數據獲取及小范圍快速成圖方面顯示出了無人機航攝系統獨特的優勢，得到了遙感和攝影測量等領域的廣泛關注。

關鍵詞：無人機;公路測繪;應用現狀;分析

1 無人機技術的概念

無人機測繪測量系統作為現代化測繪測量裝備體系的重要組成部分，不僅在測繪測量應急保障服務中起著重要作用，也在國家政府部門的應急救援體系中充當著重要角色。推廣應用無人機測繪測量技術，一是能夠有效提高測繪測量應急服務保障水平，二是能夠有效的增強測繪測量成果，三是能夠有效促進數字化城市建設的步伐，四是能夠有效的提高社會管理效能。

2 無人機攝影測量系統的構成

基于無人機遙感平臺構建的攝影測量系統，主要由以下幾個部分構成：1.無人機飛行平臺;2.飛行控制系統;3。影像獲取設備;4.通信設備;5.遙控設備;6地面信息接受與處理設備。

無人機影像獲取作業工作流程為：根據遙感任務的要求，對待拍攝地區進行航線設計和規劃，在地面站中將設計好的航線載入到飛控系統中。無人機地面站系統按照設計好的航線控制無人機的飛行，飛控系統則按照預設的航線和拍攝方式控制相機進行拍攝;相機將拍攝數據進行存儲。地面工作人員可以在地面監測無人機的飛行航線，在必要的情況下，可以根據接收的數據更改本次飛行的計劃，比如補拍，或者直接返航等。

3 無人機技術在測繪測量方面的優勢

3.1無人機技術監測高效迅速

對于應急事件無人機能夠及時對監測區域采取大范圍監測，能夠迅速生成監測區域的清晰的圖像數據。其中單臺無人機的周監測量最高可達2100平方公里左右，監測效率得到大幅度的提升。

3.2無人機遙感監測范圍大且具宏觀性

針對不同航高無人機能夠進行大范圍、高空間的監測的同時，還能夠對較小面積、地空間進行精準監測。另外，無人機遙感監測可同時采用多架無處理效率高人機、多次監測的方式對上萬平方公里的監測區域進行監測作業。經過多光譜分析，可以得到大范圍監測區域的各項監測信息，并將傳統點信息和得到的信息相結合，得到整個監測區域的信息。監測區域情況可以利用三維仿真模擬技術來進行宏觀展示，同時這項技術能為相關部門的決策提供便利。

3.3具有很高的處理效率

無人機技術的影像分辨率的范圍在0.1～0.5米之間，比目前國內外的高分辨衛星影像數據的分辨率都要高，同時，其采集數據速度較快，處理效率也很高。

3.4具有很強的周期性

無人機技術可以與GIS或遙感應用系統進行集成處理，測繪測量應用也能夠很便捷快速的進行搭載，為測繪測量工作的綜合性和周期性提供了良好的保障服務。

公路工程具有很長的工程區間，其中很可能要通過復雜危險地形或者遭遇某種災害。比如，公路的路堤和邊坡在受到地形、地質、天氣的影響時，都可能會崩滑而造成危險，這種情況下需要了解崩滑的幾何形狀與土方量來籌劃修復方案。但由于崩滑發生后相關測繪人員和設備都很難接近事發地點，所以能不受地面限制快速飛抵崩滑地點上空，以機載的數碼相機進行現場攝影的無人機航測相當重要，其不但簡單快捷，而且具有很高的安全性。其具體優點如下：

（1）快捷方便：很容易獲得所需的測繪影像，而且設備簡單，民用單反相機也可以勝任。

（2）成本低廉：無人機和攝影設備的市價都不高，二者相加也不會超過120萬元。

（3）機動性強：對各種需要測繪的環境都能迅速適應，開始工作。

（4）受天氣和場地影響小：無雨且風力不要太大就能起飛進行工作，跑道也只需用平地代替即可。

4 無人機的種類通常按有效載荷與續航時間劃分包括如下四種類型

4..1大型無人機。性能高、有效載荷大、續航時間長，基本可以達到和有人機相近的性能，但因為價格過高，所以應用度不高。

4.2中型無人機。有效載荷在20千克左右，續航時間可以達到2小時，具備較穩定的飛行姿態所以攝影云臺等需要姿態穩定的攝影設備可以使用，還可以使用姿態定位系統。雖然價格也比較高，但作為民用航測平臺比較理想。

4.3小型無人機。飛行的性能和姿態穩定性都很低，攝影效果也較差，獲得的影像很難在普通的攝影測量工作站處理。最大的優點是價格便宜。

4.4超輕型無人機。為了節省動力而使用了三角翼，有效載荷很小，通常不超過1千克，續航時間也只有半小時左右，并且抗風能力和飛行姿態都很差，拍攝的影像需要專門的攝影測量軟件才能處理，普通的軟件無法處理。但由于攝影測量方面的數據處理技術不斷進步，所以這個問題正逐漸得到解決，兼之該系統的價格非常低廉，所以其在小型工程項目上的適性是很高的。

5 無人機航測流程

無人機航測的基本流程從三個方面共同開始：從實驗室和現場兩方面對數碼相機進行檢校;規劃設計出外業航線并進行外業飛行;進行外業像控測量。之后對航測得到的影像進行預處理――自動排片;對測區的影像進行最優化選擇;對影像的畸變進行預校正。之后對控制點進行量測同時自動提取出連接點。最后匯總各個結果進行精度檢查。

5.1數碼相機的檢校

由于使用的相機鏡頭可能存在一定的畸變差，因此在實際進行航測之前需要對所使用的攝影相機的方位元素和畸變差檢校。這一過程通過如下兩種方式進行：（1）在實驗室進行檢校。在實驗室里可以利用標定白板和標定軟件對相機進行檢校，標定白板上需要有特殊的幾何關系標志，軟件則需要能進行自動的目標檢測。這種方法雖然不能應對復雜的狀況，但很方便。（2）在室外現場進行檢校。為了應對航測現場的復雜情況和無人機常見的姿態不穩現象，除了在實驗室內進行檢校外，還需要建立專門的室外檢校場進行檢校。

5.2測量實例

例如，當進行山區公路的不穩定邊坡處的測繪時，為了能以最快的速度獲得測繪資料，可以應用無人機航測進行。為了對該技術的系統精度進行檢驗，可以先以GPS測繪技術獲取測區內部分標志點精度4厘米內的精確坐標。這些點可以用于比照無人機的測繪數據，作為其控制點與精度的檢查點。

為了消除相機透鏡的畸變缺陷的影像，根據事先得出的檢校參數預處理無人機取得的原始影像數據。此舉是為了確保能自動提取連接點并保證對控制點量測的準確程度。

5.3評估測繪精度

無人機航測的測繪精度可以利用之前在測區布下的標志點進行，其精度分平面和高程兩方面。通過計算二者數據的均方根，可以算出測區的平面誤差和高程誤差。通過以往的實際數據我們可以知道，無人機航測雖然存在一定的精度誤差，但已經可以滿足作業規范，對危險復雜地形的公路測繪工作是可以勝任的。

6 結語

無人機測繪系統的使用，為測繪作業開展奠定了基礎。隨著城市化進程不斷加快，測繪系統的應用，使得我國土地規劃更有據可依。同時，也保障我國相關部門及時收集到地理信息，為不斷建設社會主義社會提供保障。

參考文獻

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