無人機航測系統(tǒng)在公路帶狀地形測量中的運用研究

李濤

摘要：無人機航測系統(tǒng)具有良好的機動性以及高拍攝效率，為此被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。無人機航測系統(tǒng)在地形測量方面具有明顯的優(yōu)勢，本文介紹了無人機航測系統(tǒng)的概念，對無人機航測在公路地形測量中的應(yīng)用現(xiàn)狀進行了闡述，最后對無人機航測系統(tǒng)在公路帶狀地形測量中的運用進行了研究，以期促進其在地形測量中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：無人機；航測系統(tǒng)；公路帶狀地形測量；概念；應(yīng)用現(xiàn)狀

1無人機航測系統(tǒng)概述

公路帶狀地形測量的方法多種多樣，但無人機航測系統(tǒng)在眾多的測量方法中具有明顯的優(yōu)勢。全站儀測量的方法需要投入大量人力，傳統(tǒng)的航空測量則存在較強的局詳性，容易被天氣、環(huán)境等因素影響，而無人機航測系統(tǒng)構(gòu)造簡單、測量成本低，與其他方法相比更加高效實用。無人機航測系統(tǒng)指的是采用無人機技術(shù)、通訊技術(shù)、攝影測量技術(shù)等自動化技術(shù)拍攝測量空間，提取其中的有用信息，對信息數(shù)據(jù)進行實時分析處理，構(gòu)建模型以及進行應(yīng)用分析的一種技術(shù)。近年來低空飛行無人機技術(shù)發(fā)展迅速，無人機航空攝影技術(shù)與全站儀測量法、傳統(tǒng)航空測量法等其他公路帶狀地形圖測量方法相比表現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢。無人機航測系統(tǒng)不僅拍攝成本低、構(gòu)造簡單，還能測繪危險區(qū)域，對危險區(qū)域進行快速監(jiān)測。

無人機航測是公路帶狀地形測量中具有明顯優(yōu)勢的新型技術(shù)，顯著提高了公路帶狀地形測量的準(zhǔn)確性，能在短時間內(nèi)得到準(zhǔn)確的此測量結(jié)果。提高拍攝像素、完善攝影技巧是航空攝影中一直以來存在的兩個關(guān)鍵問題，因為航空攝影普遍存在影響清晰度不足的缺陷。而無人機航測系統(tǒng)的產(chǎn)生和應(yīng)用有效解決了這兩個問題，其拍攝作品清晰度高、分辨率高、比例尺大、面積小、現(xiàn)勢性強。要制作出能充分體現(xiàn)地形外在特征的模型，首先必須獲得合適的材料。無人機航測能為地形模型制作提供優(yōu)質(zhì)的攝影材料，幫助制作人員對公路帶狀地形進行準(zhǔn)確的分析。無人機航測的生產(chǎn)流程主要由五個階段組成，分別是方案設(shè)計、航拍、像控點測量、空三加密、內(nèi)業(yè)測圖、整理資料，圖1是無人機航測的具體流程。

2無人機航測系統(tǒng)在公路帶狀地形測量中的運用

假設(shè)某帶狀公路位于丘陵地形中，公路蜿蜒曲折，公路設(shè)計單位提供了1：50000線路中線方案，中線與比較線約210米，則利用無人機航測系統(tǒng)對該公路帶狀地形的測量情況如下文所述。表1概括了整個測量過程各個階段的內(nèi)容。

首先，控制測量。此階段的測量工作需要采用GPS測量法與全站儀測量法結(jié)合的方法完成，選擇一對四等的全球定位系統(tǒng)控制點，控制點應(yīng)在沿著公路約5千米的地方進行設(shè)置。同時，各控制點之間應(yīng)加密設(shè)置，每隔五百米設(shè)置一個一級導(dǎo)線點。

其次，無人機航空攝影。此階段應(yīng)先確定航線和航飛模式。無人機飛行航線設(shè)計應(yīng)根據(jù)擬建公路的走向進行，此次無人機航測使用了四架無人機，一架無人機具有四條航線，需要進行四次測量。四架次的飛行測量目的是提高獲得線路相關(guān)信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和詳盡性。選擇ZC-Ⅱ作為此次無人機航測的飛行平臺，飛行控制系統(tǒng)則是YS09，相機為Canon EOS 5D Mark Ⅱ型單反，焦距為35.52毫米，航測時間應(yīng)選擇氣候條件最好的時間段。當(dāng)航線、航飛模式確定后，則需進行相控點的設(shè)置和測量。相控點即相片控制點，此次航測采用的相控點標(biāo)志是由1.5米的方形噴繪紙制作而成的，標(biāo)志圖案為黑白相間的三角符號。公路帶狀地形比較復(fù)雜，可視性也不強，在這樣的條件下設(shè)置、測量線路線周邊控制點時必須設(shè)置布標(biāo)，以便確保后期系統(tǒng)成圖的精確性。布標(biāo)可以用規(guī)格為1.5米的方形噴繪布制作，布標(biāo)上是四個黑白相間的三角形。結(jié)合使用GNSS、GNSS RTK、全站儀導(dǎo)線測量這三種測量方法進行相控點的測量，目的是提高測量結(jié)果的質(zhì)量和效率，優(yōu)化測量結(jié)果的精確性和準(zhǔn)確性、可靠性，提高相控點精確度。

再次，空三加密計算。相片改正后數(shù)碼相片的片框標(biāo)坐標(biāo)殘差絕對值等于0，采用邊框自動計算的方式進行內(nèi)定向。對于系統(tǒng)誤差，可以采用自檢校平差的方法消除，提高結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性。

接著，內(nèi)業(yè)測圖。內(nèi)業(yè)測圖通過全野外調(diào)繪后刺點側(cè)圖的方法完成，如果圖中出現(xiàn)與現(xiàn)狀不符的地物，則應(yīng)進行野外補測，同時利用合理的方式測繪等高線。

最后，外業(yè)調(diào)回及成果精度檢查。外業(yè)調(diào)繪在打印出的地圖上進行，這一操作必須嚴(yán)格遵守國家制定的標(biāo)準(zhǔn)和要求。航測的最后成圖需進行測繪修補，而后對數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的修改。

3小結(jié)

無人機航測系統(tǒng)能夠滿足公路帶狀地形圖測繪的要求，在公路帶狀地形圖測量中具有較高的實際應(yīng)用價值，能夠為地形圖的測繪提供精確、可靠的數(shù)據(jù)。利用無人機航測測量公路帶狀地形能夠在滿足技術(shù)要求的同時達到節(jié)省人力、物力，降低成本的效果。為此，對無人機航測系統(tǒng)進行研究具有必要性。

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