無人機航測技術(shù)在高速公路勘測及輔助選線中的應用分析

馮 瑤

（四川省達州市交通運行監(jiān)測及應急指揮中心， 四川 達州 635000）

隨著科學技術(shù)的進步、經(jīng)濟的高速發(fā)展，目前，我國雖然已經(jīng)擁有了大量的傳統(tǒng)衛(wèi)星影像和航空攝影數(shù)據(jù)，但是對于遙感數(shù)據(jù)的實時性以及高分辨率和機動性的要求也越來越高。近年來，無人機航測技術(shù)發(fā)展迅速，各類無人機航攝平臺和無人機的攝影測量平臺的解決方案也相繼推出，相對于傳統(tǒng)的以衛(wèi)星等獲取信息的方式，無人機航測更有靈活性等優(yōu)點。無人機航測技術(shù)是一項新型遙感技術(shù)，目前大量應用于國土資源監(jiān)測、公路建設(shè)等方面。

1 無人機航測的工作流程

目前，我國主要應用無人機航測技術(shù)與數(shù)字航空攝影相結(jié)合的方式進行測繪，作為航空攝影領(lǐng)域一個新的發(fā)展趨勢，無人機航測技術(shù)相對于傳統(tǒng)的測繪技術(shù)，在獲取遙感數(shù)據(jù)和影像資料的方面，比以往的以衛(wèi)星、大飛機、人工全站儀等設(shè)備更具有機動性、靈活性等優(yōu)點。下面介紹一下無人機航測時的工作流程。

1.1 第一步，判斷天氣的狀況

無人機航測在對氣象條件的好壞上要求是很嚴格的。在進行航拍之前，要掌握當天的天氣狀況，通過觀察云層的厚度、光照以及空氣的能見度來判斷當天的天氣情況是否符合航拍條件。

1.2 為到達起飛地點進行準備工作

在確定好當天的天氣狀況、云層分布的情況后，如果適合航拍，則帶上無人機、彈射架、電腦等相關(guān)的設(shè)備，去航拍地點準備起飛。起飛點的現(xiàn)場要求是路面比較平坦，周圍無電線和高層建筑物等。在到達了現(xiàn)場后，還需要測定現(xiàn)場的風速。為了保證飛機起飛平穩(wěn)，一般會逆風架設(shè)彈射架。在安裝彈射架時，首先檢查無人機的各個部件是否連接完好，是否連接緊密，供電接線是否正確連接等保證無人機的電力充足。電臺用于地面站和無人機之間的通訊。

1.3 無人機航測當天記錄作業(yè)日志

無人機航測當天，需要記錄當天的風速、天氣以及起降坐標等信息，為將來參考數(shù)據(jù)信息做準備。

1.4 調(diào)整好無人機的角度

如果是距離上一次起飛地點超過200 千米，在準備無人機航測前，需要調(diào)整飛機的姿態(tài)和角度，確保飛機能夠準確通訊。

1.5 對無人機進行手動遙控測試

在遇到特殊情況時會采取手動遙控模式用于無人機的起飛和降落。在無人機起飛前，調(diào)到手動遙控飛行狀態(tài)，測試無人機的機頭、機身和尾翼是否能按指令正常操作。

1.6 正式做無人機起飛前的準備

起飛前需要檢查航拍的相機是否與飛控系統(tǒng)完好連接，降落傘包是否與風相平行并且處于待命狀態(tài)、現(xiàn)場無人員車輛走動等。

1.7 無人機起飛與降落的操作

在各項準備工作都做好之后，就可以開始起飛了。操作人員要持無人機的手動操作桿隨時待命，觀察好現(xiàn)場的狀況后，根據(jù)測量需要，隨時調(diào)整無人機的姿態(tài)以及需要飛行的高度。在航測過程中，需要做三個步驟：檢測無人機的航高、航速以及飛行軌跡；檢測無人機發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和空速以及地速；隨時檢查照片的拍攝數(shù)量。無人機全部拍完畢之后，手動無人機遙控操作到指定的降落地點待命，如果降落現(xiàn)場出現(xiàn)大風、人員走動等臨時情況，需要及時調(diào)整降落的地點。

1.8 檢查無人機航測的數(shù)據(jù)

降落后，檢查以及評估無人機航測的數(shù)據(jù)，判斷是否需要復飛再測量，如果需要繼續(xù)拍攝或者轉(zhuǎn)場，一個起降點的飛行需要控制在300 平方公里以內(nèi)。

2 無人機航測技術(shù)在高速公路勘測中的應用以及優(yōu)勢

目前，我國高速公路勘探中也大量使用了無人機航測技術(shù)[1]。

2.1 無人機航測在高速公路勘測中的應用

首先，無人機航測要設(shè)計外業(yè)航線以及外業(yè)像控測量，這就需要從實驗室和現(xiàn)場兩方面對數(shù)碼相機進行檢校。其次，要處理航測得到的影像和數(shù)據(jù)理，并做最佳選擇，如有畸變的影像則要進行校正處理。最后要對控制點進行測量，同時自動提取出連接點。

由于使用的無人機相機鏡頭可能存在誤差，所以在實際航測之前，需要對無人機的攝影相機進行方位元素和畸變差的檢校。為了應對航測現(xiàn)場的復雜情況和無人機常見的姿態(tài)不穩(wěn)現(xiàn)象，還需要專門建立室外檢校場進行檢校。例如：某山區(qū)公路需要勘測邊坡處，為了能以最快的速度獲得測繪資料，可以使用無人機航測技術(shù)進行測量[2]。

為了確保能自動提取連接點并保證對控制點測量的準確程度，可以根據(jù)事先得出的檢校參數(shù)對無人機所取得的原始數(shù)據(jù)進行預處理。之后再用專用軟件進行立體的測圖，就可以得出所測地區(qū)的地形圖。最后進行自動的地形提取以得到所測繪地區(qū)的三維地表模型。

通過以往的經(jīng)驗，我們知道雖然無人機航測技術(shù)存在一定的精度誤差，但依然可以勝任對復雜的地形進行勘探的工作。

2.2 無人機航測在高速公路勘測時的優(yōu)勢

作為新發(fā)展起來的一項航空測量技術(shù)，無人機航測在國土資源勘測、工程建設(shè)、公路建設(shè)等方面得到了廣泛的應用。近年來，隨著無人機航測技術(shù)的發(fā)展，無人機以其靈活性、經(jīng)濟性等特點廣受好評。特別是在快速成圖等方面呈現(xiàn)出其獨特的優(yōu)勢[3]。

1、無人機航測可以不受地形的限制，不但簡單快捷，還具有很高的安全性。例如：地形比較復雜的高速公路的邊坡或路堤，有時會有崩塌現(xiàn)象，造成危險，但由于測繪人員和測繪的設(shè)備很難達到或接近事發(fā)地點，這時就體現(xiàn)了無人機的優(yōu)勢，不僅設(shè)備簡單操作，而且容易獲取所需的策會影響。

2、無人機航測更具有經(jīng)濟性。運行的成本低，它的費用不及人測費用的十分之一，且不需要專業(yè)停機場，在儲存、運輸?shù)确矫娓奖愫涂旖荨?/p>

3、無人機航測的精準度更高，數(shù)據(jù)更真實。傳統(tǒng)測繪技術(shù)中，在做圖的精度方面上，受人為影響很大，但在無人機航測技術(shù)中心，只需少數(shù)人員就可以完成。由于可以在短期內(nèi)獲取到影像數(shù)據(jù)，因此無人機航測技術(shù)具有更高的時效性，數(shù)據(jù)更真實。

4、無人機航測更快速、高效且分辨率高。無人機航測很容易獲得所需要的測繪影像，其航測數(shù)據(jù)的分辨率可達到0.1-0.5m，相對于衛(wèi)星影像的數(shù)據(jù)分辨率更高。

綜上，無人機航測相對于人工測繪有更節(jié)省時間，降低成本且精度好的優(yōu)勢。

3 無人機的道路輔助選線決策

長久以來，我國工程選線都是現(xiàn)場地形圖以及影像圖相結(jié)合，在平面上制作設(shè)計的方案。在平坦的地區(qū)和道路上可以使用這種傳統(tǒng)的勘探方法，但是到了山區(qū)，地形起伏不平，使得勘測地形受限，例如：接近隧道口的位置等，人工測繪員很難達到[4]。因此，我們可以利用無人機航測技術(shù)，結(jié)合三維模型輔助工程選線，通過多源數(shù)據(jù)疊加展示仿真場景，即使地理位置受限，也可實現(xiàn)道路的選線定位。通過結(jié)合施工成本的精算法，可以更科學、更準確、更可靠的提供輔助道路決策的依據(jù)。

4 結(jié)束語

綜上所述，無人機作為一種低成本，高效率的新型航空測繪技術(shù)，能夠更快速的提供信息。同時在道路工程選線輔助決策中能提供更好地服務水平。在高速公路工程方面的前景是很廣闊的，既彌補了傳統(tǒng)手段在測繪上的不足，又提高了道路選線的效率，相信在無人機航測技術(shù)越來越發(fā)達的將來，在高速公路勘察方面可以發(fā)揮更好的作用。