研究無人機傾斜攝影技術(shù)在公路勘察設(shè)計中的應(yīng)用

恩主

摘 要：針對無人機傾斜攝影技術(shù)在公路勘察設(shè)計中的應(yīng)用問題，采取實例分析的方法，展開具體的論述，提出勘察設(shè)計優(yōu)化的策略，共享給相關(guān)人員參考借鑒。經(jīng)公路勘察設(shè)計實踐檢驗，堅持高效率準確化思路，積極引入無人機傾斜攝影技術(shù)，通過航拍的方式，采集數(shù)據(jù)信息，可提高勘察作業(yè)的效率，為設(shè)計工作的開展提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)信息，保障勘察設(shè)計工作落實到位。

關(guān)鍵詞：無人機傾斜攝影技術(shù);公路;勘察;設(shè)計

傾斜攝影技術(shù)指的是相機主光軸和地面的垂軸存在一定的傾斜角時組織開展的航拍攝影。根據(jù)光軸傾斜進行劃分，主要為垂直影響和輕度傾斜影響、高度傾斜影像、水平攝影影響。隨著技術(shù)水平的不斷提高，測量測繪影像的清晰度更高，同時數(shù)據(jù)信息的準確性也比較高。

1 案例概述

以某公路改擴建項目為例，采用無人機傾斜攝影手段，輔助公路勘察與設(shè)計，為項目提質(zhì)增效和降低成本提供技術(shù)支持，并且積累了豐富的技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗。現(xiàn)結(jié)合技術(shù)的具體應(yīng)用，進行技術(shù)應(yīng)用的分析。

2 無人機傾斜攝影技術(shù)的具體應(yīng)用情況

2.1 三維重建技術(shù)

從傾斜攝影數(shù)據(jù)采集作業(yè)實際來說，使用的無人機很多，本次工程測量作業(yè)中使用的是大疆精靈Phantom4 Pro。對數(shù)據(jù)進行處理，具體為影像匹配處理、控三加密計算、密集匹配處理、三角構(gòu)網(wǎng)以及紋理映射。借助自動化處理軟件，能夠減少人為因素的干擾，并且自動化水平很高。

2.2 數(shù)據(jù)采集

無人機傾斜攝影作業(yè)期間，配置的相機為FC6310S，相機鏡頭的焦距為8.8 mm，像元尺寸設(shè)置為0.002 41 mm;CCD尺寸設(shè)置為13.2×8.8 mm;航高為80 m。根據(jù)計算公式，獲得地面分辨率結(jié)果為2.19 cm。組織航飛作業(yè)前，完成現(xiàn)場踏勘，明確整個航攝作業(yè)的范圍，選擇平坦沒有遮擋的交點位置設(shè)置控制點，按照測圖的比例尺來選擇設(shè)置密度，同時做好均勻性控制，采集記錄工程坐標。本次作業(yè)地面站使用的是AItizure軟件，設(shè)計了垂直、傾斜總計5條航線，設(shè)計航向重疊率為80%，設(shè)計旁向重疊率為70%。若電池耗盡，則會自動回歸標記點，完成電池更換之后可以自動繼續(xù)沒有結(jié)束的航線。完成拍攝作業(yè)后，對數(shù)據(jù)信息的完整性和準確度進行檢查，如果發(fā)現(xiàn)存在遺漏部分或者影像模糊問題，則需要組織補飛，獲得完整的數(shù)據(jù)信息。

2.3 數(shù)據(jù)處理

將航拍采集的影像資料，導入到處理軟件，進行參數(shù)的檢查和補充。完成控制點信息的輸入，同時對照外業(yè)的控制點位置，在影像資料中精確刺點，使得各個航線上的照片都有控制點標記，經(jīng)過檢查沒有誤差后提交控三計算。經(jīng)過解算之后，檢查控三關(guān)系模型，保證坐標軸方向正確，開展實景模型的重構(gòu)，并且導出各類數(shù)據(jù)。

2.4 數(shù)據(jù)的精準度分析

采用傾斜攝影技術(shù)手段，能夠快速獲得測區(qū)內(nèi)地面信息，構(gòu)建實景模型之后，能夠計算獲得土石方量與土石比例數(shù)據(jù)等。作業(yè)中對5處深挖工點，開展實景模型的構(gòu)建和土石方計算，以工點1為例，分析經(jīng)過空三解算后的成果精度。從此工點的情況來說，計算區(qū)域面積大約為21 513 m2，設(shè)置7個定向點以及7個檢查點。按照《數(shù)字航空攝影測量空中三角測量規(guī)范》，采取定向點與檢查點檢驗?zāi)Ｐ偷木龋治鰷y量結(jié)果的精準度。通過計算，定向點的平面中誤差結(jié)果為0.021 2 m，高程中誤差結(jié)果為0.023 8 m;1：500平地平面定向點中誤差最大限差結(jié)果為0.13 m，高程中誤差最大限差結(jié)果為0.11 m，計算結(jié)果可以達到規(guī)范中1：500比例尺的限差標準。通過計算，檢查點平面中誤差結(jié)果為0.120 8 m、高程中誤差結(jié)果為0.117 1 m;1：500平地平面定向點中誤差最大限差結(jié)果為0.17 m，高程中誤差最大限差結(jié)果為0.14 m，可以達到規(guī)范中1：500比例尺的限差標準。

3 無人機傾斜攝影技術(shù)在公路勘察設(shè)計中的應(yīng)用策略

3.1 明確外業(yè)流程，把控測量質(zhì)量

確認航飛的區(qū)域：技術(shù)操作時，事前獲得測區(qū)的KML文件或者四角坐標，在谷歌地圖上圈出測區(qū)，并且進行測區(qū)情況的分析，要求滿足1：500免像控高差在適宜的范圍，高差與航高比≤0.3，即設(shè)計航高為250 m則地形最高點和最低點高差不超過75 m。

制定航飛方案。根據(jù)技術(shù)標準，航飛作業(yè)應(yīng)該按照風向開展，使得無人機保持良好的飛行姿態(tài)。假定飛行航線為南北向，那么要求飛行區(qū)域東西向應(yīng)該超出測區(qū)范圍一條航線，并且南北向應(yīng)該超出測量區(qū)大約3張影像的距離。

相機的布置。開展航拍作業(yè)時，相機需要設(shè)置為S模式，即快門優(yōu)先模式，快門速度需要大于1/1 000 s。若光線條件比較好，則設(shè)置為1/1 250 s或設(shè)置為1/1 600 s。對于ISO值得，要求結(jié)合現(xiàn)場光照條件設(shè)置，若為晴天的正午建議將參數(shù)設(shè)置為ISO200;若為陰天的正午建議將參數(shù)設(shè)置為ISO400;若為夏季晴天的傍晚則將參數(shù)設(shè)置為ISO1000;若為夏季陰天的傍晚則設(shè)置為ISO800z。做好參數(shù)的精準設(shè)置，切實保障作業(yè)的質(zhì)量[1]。

像控點的布置。對于像控點靶標，選擇的是方形靶標。將像控點靶標的邊長大小，控制為大于等于1 m。地物特征相控建議選擇影像上可見的特征地物;在地物的選取時應(yīng)該選擇相對明顯的直角或鈍角進行測量，不建議選擇銳角。嚴格按照外業(yè)操作流程和要點，做好每個細節(jié)的把控，最大程度上保障測量數(shù)據(jù)信息的質(zhì)量，為公路勘察設(shè)計工作的開展與落實提供支持[2]。

3.2 做好內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的處理

從無人機傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用實踐來說，若想為公路勘察設(shè)計提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)信息，要求做好內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的處理。使用專業(yè)的軟件，進行三維建模和數(shù)據(jù)處理。將獲得的數(shù)據(jù)成果以及控三成果，導入到模型修飾軟件，開展模型修飾作業(yè)。對于內(nèi)業(yè)模型修飾，可以直接對照原始影像勾勒交互式建模，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的作業(yè)方法，不需要佩戴立體眼鏡，能夠自動檢索不同角度的影像，能夠在不同的表面實現(xiàn)推入和拉出等布爾運算，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)物的快速操作，同時能夠達到測圖級精度成果，同步完成測圖以及建模[3]。在進行處理時，嚴格按照內(nèi)業(yè)操作的標準與規(guī)范，精細化控制每個環(huán)節(jié)和操作，實現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用價值，保障無人機傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用效果。

3.3 做好數(shù)據(jù)精準度的分析

從無人機傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用實踐分析，若想為勘察設(shè)計提供準確度較高的數(shù)據(jù)信息，要求做好內(nèi)外業(yè)測量作業(yè)的數(shù)據(jù)信息質(zhì)量控制。在實踐中對采集的數(shù)據(jù)信息開展精準度檢查和分析，把關(guān)每類數(shù)據(jù)信息的質(zhì)量，滿足多樣化需求。技術(shù)人員要認真履行職責，圍繞航測作業(yè)全過程實施質(zhì)控，保障公路勘察設(shè)計的質(zhì)量，為后續(xù)施工作業(yè)的質(zhì)控提供保障[4]。

4 結(jié)語

綜上所述，無人機傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用，對提高勘察設(shè)計的質(zhì)量，起到積極的促進作用。文中結(jié)合實例，分析了技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵點，同時提出明確外業(yè)流程，把控測量質(zhì)量;做好內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的處理;做好數(shù)據(jù)精準度的分析等建議。

參考文獻：

[1]李紅梅，孫煒，李松.無人機傾斜攝影技術(shù)在公路勘察設(shè)計中的應(yīng)用[J].地理空間信息，2021，19（2）：30-32+6.

[2]相詩堯，徐潤，張常勇，等.基于無人機傾斜攝影技術(shù)的高速公路邊坡三維重建[J].中外公路，2020，40（5）：10-12.

[3]秦超紅.基于傾斜攝影技術(shù)的土方算量在公路工程塌方路段的應(yīng)用研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2020（10）：271-272.

[4]賈巧志，陳文.BIM+無人機傾斜攝影技術(shù)在道路設(shè)計土方工程量計算中的應(yīng)用[J].價值工程，2019，38（1）：131-134.