基于無人機航測技術在高速公路領域的應用分析

陳 彬

(龍建路橋股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009 )

無人機航測技術在早期階段主要用于軍事領域、作戰偵查等方面，直到20世紀80年代開始應用范圍才不斷的擴展，目前，隨著科技興國的興起，無人機航測在高速公路施工領域得到了快速的發展，無人機影像技術是通過遙感等相關智能技術的結合，運用到高速公路的勘察、檢測、運營和養護等具體情況可以進行實時監測的一種應用工具。一般用于公路的設計階段(前期勘察設計)、應用于公路施工階段(施工管理和環境監測等)應用于公路運營階段和公路的養護階段等。跟以往的高速公路檢測對比，具有很大的優勢，成本低廉、用時短、比較靈活的掌握等特點應用于公路的設計、施工、運營和養護等階段，有著傳統檢測方法無可比擬的應用優勢，在我國高速公路檢測上的應用前景是非常廣泛的。

1 無人機航測技術在公路方面的優劣

1.1 無人機航測的優勢

(1)低成本檢測。目前市場上的小型無人機價格在幾萬元不等，加上相機鏡頭等配置，數萬元即可，而且，日常維護也比較簡單，因此，具體成本低廉的特點。

(2)工程計算的精確性。無人機技術是智能化的，是電子信息的結合，可以精確的檢測高速公路的路況等信息。

(3)對地貌影響可以高清還原。采用8 000千萬像素的數碼相機，配上1∶500比例尺，可以高清還原高速公路的地貌。

(4)節省測繪時間和對航測條件低標準。無人機技術可以節省時間，幾天就完成傳統技術需要數月完成的工作，大大縮短了時間，而且，無論在惡劣的條件下，不受環境影響，依舊可以使用。

1.2 缺點

無人機技術在高速公路上有廣泛的應用前景，但是本身的技術也需要進一步的改進，雖然可以在惡劣的天氣環境下進行檢測，但是，由于機型比較小，比較輕，往往在風雨交加的氣候影響，無人機也會受到影響，穩定性比較差，拍攝會偏離，角度很難控制，GPS定位也會受到影響。

2 無人機技術應用

2.1 無人機航測技術介紹

無人機航測技術在高速公路施工采用的是航測、無接觸的測量技術，可以提高效率，節省人工，航片是通過軟件構成拼接和匹配的，后期，通過軟件倒出數據，可以隨意剪切航測數據，進行數據對比數據，批量處理數據，只要選擇好需要的區域，根據軟件要求，自動計算并出結果，可操控性比較強。

2.2 工作原理及現場實施流程圖

無人機航測技術采用復測控制點的技術確定，通常在測量的區域四周和中間設置平高控制點，達到100張照片具備6個有效控制點，而且至少在兩張影像上同時找到這些控制點要求，對航測的參數和飛行參數進行設定進行采集。

首先，確定控制點，建立測區，導入POS數據、照片等數據，無人機飛行控制是通過地面上無人機航測控制子系統的規劃路線設定；根據地面系統設置的航線和拍攝方式是由遙感空中子系統控制的，同時，將拍攝到的影像及POS數據自動存入到飛機的存儲器中。在系統中導入控制點的信息后，填寫實地的參數設置，就可以使用相關軟件進行自動處理，全自動控三加密，通過無人機獲取地形改造前后相同區域的數字正射影像DOM與數字高程模型DEM，然后將地形改造前后的DOM和DEM導入三維可視化分析軟件中。運用DOM選取需要計算土石方量相同區域的DEM，通過相關軟件的統計和計算，可以計算出改造過程中土石方的填挖方量。最后輸出成果文件，與原始測量方法獲取的數據進行對比，得出結果后編制相關的數據報告及操作手冊。

2.3 航測現場準備工作

(1)確定控制點及像控點：為了方便后續航測工作的展開，我們考慮將控制點和像控點盡量布設在同一位置，這樣不僅能節省航測前期的準備時間，也利于控制點和像控點的保留，以便后期數據的校核檢驗。布設方式采取每公里布設一個控制點及像控點，并成Z字型排列，直至涵蓋整個項目區域。需要施工方將控制點布設完畢后，測量并校驗其坐標準確性。

航測數據的精確度是受到控制點和像控點的精度直接影響的，因此，采用二等水準測量技術進行航測的布點工作。

(2)進行航測：對現場環境進行考察，擬定一條合理的航線。為保證數據的準確性，航測將采用多基站航測，即在多個控制點上架設基站，并保證其能夠涵蓋整個項目區域。

(3)數據處理及計算土方量：航測數據處理完畢后，創建施工各階段的地理信息模型，并計算其土石方量。

(4)編寫作業流程手冊：在施工的過程中遇到實際問題與無人機航測進行結合，編寫一套完整的無人機航測在施工過程中的作業流程手冊。

3 結論與展望

無人機航測技術是一種低成本，高效率，集合現代遙感技術和GPS技術等，在高速公路的施工領域起到了無可比擬的作用，有效的彌補了傳統的測繪技術帶來的弊端，結合發展的流行趨勢進行技術更新和在高速公路技術領域具有廣泛的應用前景，是值得推廣的一項技術。目前，無人機檢測技術在高速公路施工中也存在著一定問題，缺乏針對公路領域的制定一些相關的無人機技術規范，在公路方面應用的軟件和增加無人機檢測技術的培訓，使更多的應用無人機檢測的人員和行為變成專業的技術使用人員，規范的使用無人機檢測技術的方法。

隨著5G時代的到來，在網絡的保障下，無人機檢測技術在高速公路的領域得到了更高的發展和低延時性，在科技飛躍的發展下，無人機檢測技術在公路領域成為不可或缺的一部分。