無人機(jī)攝影測量在公路選線上的應(yīng)用

摘 要：與傳統(tǒng)的測繪技術(shù)相比較，無人機(jī)攝影測量具有諸多優(yōu)勢，比如成本低、分辨率高、精確度高等等，并且利用無人機(jī)攝影測量能夠有效的避開航空管制，而且受天氣的影響較小，因此在公路選線上得到了廣泛的應(yīng)用。本篇文章對無人機(jī)攝影測量系統(tǒng)進(jìn)行介紹，然后對無人機(jī)攝影測量在公路選線上的應(yīng)用方法進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)；攝影測量；公路選線

傳統(tǒng)的測繪方式存在著諸多的問題，比如施工周期長、工作強(qiáng)度大，而且部分地形條件比較艱險(xiǎn)的地方難以開展現(xiàn)場選線工作。常用的航空測量是借助飛行平臺，通過專業(yè)的航空攝影儀來進(jìn)行測量工作，從而獲取高分辨率的影像信息，利用這些信息可以實(shí)現(xiàn)對于公路選線的要求。但是利用航空測量又會受到各方面因素的影響，比如天氣條件、空域以及工程的進(jìn)度等等的影響，并且對于一些距離較長的公路選線工程也難以應(yīng)用。而近些年來，隨著科技水平的不斷進(jìn)步，無人機(jī)技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，不管是在遠(yuǎn)程遙控、續(xù)航時(shí)間還是在飛行質(zhì)量上都有了極大的提高。近些年來，飛行自動(dòng)化控制技術(shù)、數(shù)字傳感器小型化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步以及國家對于低空空域的合理開放，有效的促進(jìn)了無人機(jī)低空航測技術(shù)的發(fā)展。無人機(jī)航攝系統(tǒng)能夠保證全天候待命、全天時(shí)的工作，而且在技術(shù)成本上占據(jù)明顯優(yōu)勢，通過無人機(jī)航攝取得的高分辨率的影響資料能夠在多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。而由于無人機(jī)攝影技術(shù)獲取信息速度快、成本低下、體積較小、事故發(fā)生率低以及安全性高、便于操作等特點(diǎn)，使得無人機(jī)攝影技術(shù)應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，尤其是在公路選線上，得到了廣泛的應(yīng)用。

一、無人機(jī)攝影測量在公路選線上的應(yīng)用優(yōu)勢

同傳統(tǒng)的航空攝影測量技術(shù)相比，無人機(jī)攝影測量技術(shù)具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢。

（一）信息獲取快捷迅速

傳統(tǒng)的航空攝影測量由于受到眾多客觀因素的影響，信息數(shù)據(jù)往往不能夠及時(shí)的獲取。比如，因?yàn)楹娇諗z影測量需要占據(jù)一定范圍的空域，要想通過航空攝影測量獲取目標(biāo)信息，則首先需要辦理航空領(lǐng)域的飛行申請，該申請可能會受到來自軍方或者民航的制約，有時(shí)候一個(gè)申請甚至要等一個(gè)月的時(shí)間才能批下，嚴(yán)重影響到工程進(jìn)度，對于工期比較緊張的項(xiàng)目往往不能適用。而無人機(jī)則不同，無人機(jī)占據(jù)的是低空空域，申請的限制較小，極大的提高了信息的獲取效率，從而有效的保證了數(shù)據(jù)信息的及時(shí)性。

（二）耗費(fèi)成本低，運(yùn)行靈活

無人機(jī)的成本較低，并且便于起飛降落，或許的影像信息可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳遞，非常適合面積較小的大比例尺公路選線項(xiàng)目，并且對于一些地形比較復(fù)雜惡劣的危險(xiǎn)地帶，也能夠借助無人機(jī)來實(shí)行測繪工作；無人機(jī)的操作簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)定點(diǎn)定時(shí)的起飛、降落，并且不會對起降的場地有過多的要求，更談不上專業(yè)的飛行員或者飛機(jī)場了，只要天氣條件不是十分惡劣的情況下，完全可以立刻起飛執(zhí)行攝影測量任務(wù)。

（三）具有較高的數(shù)據(jù)分辨率

無人機(jī)是在低空空域飛行，飛行高度一般在一千米之下的空域內(nèi)，而且無人機(jī)隨機(jī)攜帶的高分辨率的傳感器能夠獲取高識別度的影像資料，可以滿足多種比例尺測圖需求。通過無人機(jī)提供的高分辨率的影像資料，能夠獲知探測范圍內(nèi)的微小細(xì)節(jié)，有助于為后續(xù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、監(jiān)督、地質(zhì)等提供豐富的細(xì)節(jié)資料。通過DEM和DOM的生成，從而構(gòu)建出三維場景，設(shè)計(jì)人員不用親自到達(dá)現(xiàn)場便能夠及時(shí)的了解選線地區(qū)的實(shí)際情況。

二、無人機(jī)攝影測量的作業(yè)流程

通過無人機(jī)進(jìn)行攝影測量的作業(yè)包括航外和航內(nèi)兩項(xiàng)內(nèi)容。戶外作業(yè)的內(nèi)容包括以下幾項(xiàng)：現(xiàn)場勘探、航線設(shè)計(jì)、航拍影像資料、現(xiàn)場質(zhì)量檢查、像控點(diǎn)布設(shè)、調(diào)繪等等。而戶內(nèi)的作業(yè)主要包括影響數(shù)據(jù)的處理、空中三角測量、DLG采集、生成DEM以及制作正射影像（DOM）等等。

（一）像控點(diǎn)布設(shè)

根據(jù)測量要求，航外作業(yè)采取區(qū)域網(wǎng)布設(shè)方案，平高區(qū)設(shè)定四條航線，每條航線基線設(shè)定為20條左右。像控點(diǎn)平面位置采用RTK進(jìn)行測量，如果采用RTK測量困難則改用借助于全站儀。像控點(diǎn)高程測量采用GPS二次曲面擬合高程法。通過兩次固定解求解像素點(diǎn)坐標(biāo)平均值，交給戶內(nèi)作業(yè)加密處理。

（二）空中三角測量

空中三角測量步驟是攝影測量的重要一步，空中三角測量是借助于數(shù)個(gè)位于地面上的控制點(diǎn)將整個(gè)區(qū)域網(wǎng)連成整體，然后再通過區(qū)域網(wǎng)平差計(jì)算出影像外方位元素以及加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)。空中三角測量是重要的步驟，其測量結(jié)果精度的高低與否將會直接影響了攝影測量的成圖質(zhì)量，如果空中三角測量出現(xiàn)誤差，甚至?xí)?dǎo)致戶內(nèi)作業(yè)無法繼續(xù)進(jìn)行下去。因此對于空中三角測量一定要謹(jǐn)慎對待，確保測量結(jié)果的精確性。

（三）DOM制作

無人機(jī)測量比較適合的地形圖是大比例尺類型的，在Virtuozo中實(shí)現(xiàn)立體采集，采集的過程中要確保實(shí)現(xiàn)全要素采集，按照地物和地貌先后進(jìn)行。為了提高測區(qū)高程精度，將檢測高程作為依據(jù)，航測內(nèi)業(yè)高程點(diǎn)實(shí)施區(qū)域線性擬合分析，從而獲得高精度的地形圖。然后利用地形圖制作DEM，然后再利用DEM制作正射影像DOM。

（四）成果精度分析

為了驗(yàn)證地形圖的精度，可以利用RTK同全站儀相結(jié)合，在測區(qū)量測地物點(diǎn)檢測地形圖的有效性和精確度。無人機(jī)攝影測量雖然有著獨(dú)特的優(yōu)勢所在，但是同航空飛機(jī)相比，無人機(jī)的飛行平臺終究不太穩(wěn)定，并且無人機(jī)攜帶的也不是量測相機(jī)，所以無人機(jī)測量所獲得的高程精度或許存在較大偏差。在實(shí)際的測量工作中，可以通過某些措施，比如在測區(qū)均勻的量測特征點(diǎn)并且沿著公路中心量測特征點(diǎn)來檢測DLG的成果，最終確保地形圖的精度。

三、小結(jié)

無人機(jī)攝影測量技術(shù)有效的避免了傳統(tǒng)的航空攝影測量技術(shù)存在的缺陷，靈活性高、成本低、獲取信息快捷及時(shí)等，對于起降的地點(diǎn)沒有過多的要求，并且受到天氣以及航空管制的影響也較小，只要天氣條件適合，隨時(shí)可以起飛，從而有效的提高攝影測量的效率。通過無人機(jī)攝影測量，為帶狀公路的選線提供服務(wù)，保證快速、及時(shí)、并且低成本的提供精確度高的地形圖的正射影像圖，然后通過生成三維圖像，不用親臨現(xiàn)場即可親身感受到實(shí)地場景，從而保證公路選線工作更加科學(xué)、有效。相信在未來，無人機(jī)攝影測量技術(shù)將會應(yīng)用到越來越多的領(lǐng)域。

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作者簡介：楊智博（1983），男，漢族，新疆石河子人，碩士，工程師，研究方向：測繪，無人機(jī)攝影測量，從事的工作：測繪。