无人机低空摄影测量在公路工程中的应用探析

无人机低空摄影测量在公路工程中的应用探析

伍霁

四川省林业调查规划院四川成都610081

摘要：随着我国综合国力的不断增加，在现有的绝大部分区域已然拥有了卫星遥感摄像和传统形式的航空摄像数据的情况下。我们对于更具有时效性、高分辨率、高机动性和高精准的遥感影像数据的需求日益强烈，例如在重点区域的实时监控以及国土资源勘察，生态环境调查、数字城市建设、道路测量等重大工程的实施过程都需要有更具有时效性、机动性、高分辨率的遥感数据。本文旨在通过对前人研究的低空无人机遥感系统UAVRS进行分析，并将其同道路施工过程中的低空摄像数据相结合，用以研究无人机低空摄像在道路工程中的应用前景及其可能性。本文首先介绍了无人机低空遥感系统的子系统。同时也对低空无人机遥感系统的特点进行分析。最后通过低空无人机在道路工程中的应用来浅要分析无人机低空摄影测量在公路工程中的应用。

关键词：低空无人机摄像测量公路工程

1引言

当前我国经济迅速发展，道路建设工程日益增加，如何精准快速的收集整理道路基础数据一直以来都是国家基础建设部门最为关注的话题。为更迅速便捷的收集整理地貌信息，中国测绘科学研究院在国土资源部和国家“863”支持下，研发出许多不同型号的无人飞行器，这些飞行器是一种由动力驱动、无人驾驶、可远距离测绘的航空器。无人机结构简单，操作便捷，可以在高空和一些危险区域进行侦察和监测测量作业。

现阶段，我国有关无人机低空遥感监控系统的研究已取得傲人成绩。随着高像素的数码相机的不断更新，数字摄像测量技术的不断强化和各种高分子材料的不断问世，新型无人机也在不断地出现，远程测量数据的收集也更加便捷迅速。无人机低空摄影测量技术的不断发展满足了在道路信息化建设过程中对于大比例尺基础地理空间数据的需求，为公路工程建设提供有效的测绘保障。

2无人机低空摄影测量

2.1无人机的发展

无人机由机场通过无线电远程遥控，使无人飞行器到达指定空间，实现数据的采集工作和数据整理工作，最后飞回机场降落等操作。广泛应用于气象调查和地貌测绘、环境勘探、农业林业等各部门的数据收集中。当无人机抵达指定飞行区域后，即可使用摄像机对低空数据进行摄影并立刻通过卫星通信系统将数据传递至用户终端。UAVRS无人机遥感系统主要由遥感设备及其控制系统、无人驾驶飞行系统、飞行控制平台和信号接收发送系统组成。具体如下图所示。

无人机具有以特点：

（1）操作简单

无人机具有运输便利、升空时间短，飞行操作智能化，操作简单使用成本低的特点。

（2）性能优异

无人机可以预先设定飞行航线、拍摄目标。无人机的航线控制精准度高，飞行过程平稳。飞行高度最高可达1000m，相对误差高度在10m以内，速度可保持在50km/h，对于各种恶劣环境都具有一定的适应能力。适合在危险环境下工作。

（3）成像清晰

现代无人机大都携带高精度数码相机，可以在垂直或倾斜的角度完成出高精度摄像。系统获取的影像可用于高精度数字地面模型的构建以及三维立体景观的合成。

（4）成本低

无人机的运营成本低，系统的维护简单，存储空间小，容易携带。使用完成后可简单拆卸包装，不需要调机和停机的费用。

2.2摄影测量的发展

摄影测量技术的发展经历了模拟、分析、数字摄像测量三个阶段，如表1-1所示。前两个阶段的摄像测量都依赖光、机仪器，然后由人工进行操作，工作量大且过程繁琐复杂。在1992年的国际摄像测量与遥感大会上第一次出现了数字摄影测量工作台，这也标志着摄像技术进入了数字化时代。数字摄像技术不仅仅将传统的测量仪器的各种功能全部机器化，而且还在不断扩充摄像测量的功能，使得作业更加简单，操作过程简洁化。

4低空无人机测量在公路工程的应用

4.1应用展望

在当今这一数字化时代，计算机自动完成数字摄影测量的技术早已被人们掌握，航空摄影的定向手段日益增加，而且也逐渐摆脱了地面控制点带的制约，这些手段的进步使得无人摄像测量作业变得更加便捷。对于基础地理信息的采集来说，可以通过实际情况的分析结合当前的科学技术使用无人机低空摄影测量队交通欠发展、无图区或者危险区域进行测量。在城市道路工程建设过程中，充分发挥无人机低空摄影测量的优点，为经济、便捷的地球空间信息的采集提供技术上的支持。

当前的专业型无人机低空摄像系统具有航行时间持久、视野广、分辨率高等技术特点以及运营成本低、自动化操作水平高、远程操作简单、机动性能突出等优势。不但可以实现高分辨率的低空近景摄影测量任务，也能够实现在高危区域和遥远目标区域的遥控摄影。对于百平方千米量级的测测绘区域和一些1∶500～1∶10000等大比例尺测图任务来说，使用无人机低空测量技术是一种的最经济化、最可行的技术手段。无人机低空摄影是一种可以满足使用者提出的准确性、高分辨率、高时效性等测绘应急保障任务需求的航摄方式。无人机低空摄影测量具有高清晰度、占用面积小、数字化程度高的优点。以下将简要介绍在公路工程中低空无人机摄影的技术要点。

以江苏省的对口援建城市四川绵竹为例，需要对绵竹沿山公路沿线的5个重点村庄进行1:1000地形图与1:5000地形图的控制测量，并对地形数据进行采集最终成图。由于绵竹的燕山地区处于平坝地区与龙门山脉的交界处，所以当地的地势比较复杂，加之春季多阴雨天气，工期紧张，对全野外测量与传统的航空摄影测量来说是巨大的挑战，并且工期不允许。结合当地的实际情况，常州市援建单位采取无人机低空摄影测量技术，在很短的时间内完成了对绵竹沿山地区5个重点村的测量工作。

4.2像片控制测量

使用2台TOPCONLEGACY-H双频GPS，使用GPS为参考战网，运用静态测量的方法进行测量，观测时间不应少于30分钟。对于参考站之间的距离应根据实际情况进行把控。保证用户在10km的半径之内至少能找到2个参考站可供测量时使用。

4.3数据采集

对于数据的采集通常会使用SSK全数字摄影测量，使用相同倍率的放大镜对数据进行收集整理。采集应使用单点切准的方法进行，保证精度的稳定性。对于影像不清晰的区域不进行数据的采集，用以避免精度不同意所带来的影响。

4.4地面测量

地面测量的精准性检验的方法是，采用地面测量的方法测量地标性建筑或者明显的地理环境，同时保证采集车一较大的间距进行数据采集，然后利用地面测量的数据与航空摄像的数据进行对比。首先应检验无人机低空摄影的精准度，在利用无人机精准度的数据对无人机测量数据进行更正。

5结束语

近些年来无人机低空测量技术迅速发展，在经济与日常生活中有着广泛的应用。其主要目标是通过高空摄影技术对地面的快速而准确的测量和重建。这种不受地理环境影响且精准度极高的测量技术在公路工程领域具有广泛的应用前景。

参考文献:

[1]饶君，李云鹏，陈立涛.浅谈无人机低空摄影技术--在城市绿化遥感测定中的应用[J].江西测绘2012（2）：16-17.

[2]刘生荣，黄文华，游振兴，等．京沪高速铁路沉降趋势分析与预报方法的研究［J］．测绘信息与工程，2012,37(1):24-26

[3]张浩,王树东,杨永兴,田娟.无人机航测技术在高速公路勘测及辅助选线中的应用[J].工程勘察,2015,(09):90-94.

[5]刘宇.无人机系统在线性工程测量中的应用[D].东华理工大学,2014.

[6]毛克,刘江龙,黄会珍,孙义君.无人机低空数字摄影测量技术在风电工程中的应用[J].电力勘测设计,2012,(06):25-32.