关于无人机倾斜摄影测量技术在道路工程测量中的应用

关于无人机倾斜摄影测量技术在道路工程测量中的应用

高强

中国水利水电第十一工程局有限公司 河南省郑州市 450000

摘要：随着城市建设力度的不断加强，原有的一些市政道路已经无法满足现在人们正常的出行需求，对市政道路进行改造能够在一定程度上有效缓解交通压力，为城市居民日常出行带来巨大的便利。市政道路改造设计是一项复杂的系统工程，需要多个专业相互配合，以确保各环节衔接顺畅。无人机倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，该技术通过在无人机飞行平台上搭载多镜头传感器，能够同时从一个垂直、多个倾斜的角度采集影像，从影像中提取地物的空间位置、建筑结构、色彩与纹理等，然后按照统一的坐标系迅速建立实景三维模型。这种实景三维模型一方面能够真实准确地反映地物情况，另一方面能够将用户引入符合人眼视觉的真实直观世界，具有高精度、可量测的特点。基于此，本篇文章对无人机倾斜摄影测量技术在道路工程测量中的应用进行研究，以供参考。

关键词：无人机倾斜摄影测量技术；道路工程测量；应用分析

引言

无人机倾斜摄影测量技术是近年来发展起来的一项新型技术，倾斜摄影测量不仅可以生成还原现实的真三维模型成果，带有空间位置信息的可量测影像数据，可真实反映地物的外观、位置、高度等属性，还能生产输出DSM、DOM、TDOM、DLG等多种数字化地理信息成果。无人机倾斜摄影测量适应各类复杂的野外环境，可快速采集影像数据，实现全自动化三维建模，具有测量成本低、工期短、省人力、易转场等特点。目前，此技术被广泛应用到建设工程各个领域，在道路工程基础设施建设各个阶段中，也发挥着重要的作用。

1无人机倾斜摄影测量技术

1.1基本原理

无人机倾斜摄影技术是通过在无人机平台上搭载多（单）镜头相机，在飞行过程中从俯视、侧视等多个角度拍摄影像，获取更为完整精确的地面物信息，如图1所示。垂直影像中包含建筑顶面信息，倾斜影像能够提供地物侧面的视角，两者结合满足生成建筑物表面纹理和模型的需要。再将垂影像和倾斜影像融合处理，包括空中三角测量、影像密集匹配点云、TIN三角网构建、纹理映射等过程，最终构建瓦片形式的实景三维模型。

1.2地面像控点测量

为了保证每次拍摄数据的空间坐标统一，保证实景三维模型精度，在施工场地范围稳定的地方布设地面像制点。像制点应选择位置稳固、没有信号干扰、视野开阔的区域，且要长期保存。根据施工场地区域大小及周边的关系，对于小区域，可以考虑在施工区域外围布设像控点。在无人机航飞之前，利用RTK设备测量地面像控点的平面坐标和高程，并保证点平面和高程坐标差均应≤5cm。为了确保地面像控点位置的稳定性，需要定期对像控点进行测量，并比较坐标是否有变化，如果有变化，需要用新的坐标值加入数据处理。

1.3数据预处理

数据采集完成后,对数据进行预处理:即对多视五拼镜头采集的数据进行分类。一是查看原始影像有无穿云、雾气、阴影等情况;二是核查影像名称与POS数据命名是否一致;三是核查数据是否有重复现象,重复时进删除处理。

1.4土石方计算

根据构建的实景三维模型,提取工作区密集高程点,并将提取的高程点采用DTM法计算相应的土石方量。DTM法根据提取工作区的特征点(X、Y、Z)生成三角网构建地形起伏变化模型,计算每一个三角椎的挖填方量,最终累计所有三角椎挖填方量和计算出工作区土石方量。

2工作流程

无人机倾斜摄影建模工作主要分为外业航飞和内业数据处理2个方面，外业航飞包括航线规划、布设像控、航摄飞行，内业数据处理包括自动空三、密集匹配、构建TIN、纹理映射和实景模型。一般无人机遥控器可根据航高、像片重叠度进行自动航线规划。像片重叠度需根据测图需求在规定范围内进行选择。

3关于无人机倾斜摄影测量技术在道路工程测量中的应用分析

3.1优选装置与设备

道路工程测量中采用无人机倾斜摄影技术手段辅助作业，为了能够保障测量工作的质量、安全以及效率，需要做好事前的各项准备工作。一般来说，测量作业离不开各类装置和设备的支持，在选择设备与装置时需要做好对比分析，保证设备装置性能可以达到使用的要求。目前，行业市场中出现了很多新产品和新装置，能够为无人机倾斜摄影作业的开展提供多样化选择，但部分产品具有缺陷和不足，工作人员要结合各类产品的特点，根据作业的需求，对设备的性能展开对比分析，选择适宜的无人机类型，配置高性能摄影装置。组织开展作业前，需要对使用的装置和设备进行全面检查，消除潜在的风险。在日常使用方面需要做好设备和装置的维护检修，及时发现存在的问题，保障作业的安全和效益。

3.2做好人员的培训

无人机摄影测量技术具有较强的专业性，需要测量工作人员能够掌握技术操作的方法和要点，严格按照技术标准开展各项工作。测量作业前，需要对参与测量工作的人员进行业务培训，使其能够掌握基本的理论知识和熟练的操作技能。测量工作人员在作业中必须按照技术标准和规范要求开展飞行测量，整个作业期间都必须做好飞行监督检查，及时发现和处理现场出现的问题。

3.3施工安全监测

施工安全是一切活动的基础，施工安全隐患的动态监控非常重要。利用无人机从空中对施工场地的安全隐患区进行监控，对施工场地进行全面详细的巡查，减少或替代人工巡查。采用人机监测方法，可以针对监控的盲区，事先制定飞行航线、地面固定像控点，智能化完成外业飞行，构建的影像图和实景三维模型等成果，可以大大提升巡视施工场地效率和可靠性，也可以作为档案数据，具有可追溯性。

3.4档案资料管理

相对于传统的档案资料，新增了无人机拍摄的影像和施工场地各阶段的三维实景模型。这些过程数据作为重要的数据资料进行档案，可全面地复原工程项目施工的全过程，保证了施工过程可追溯，有效弥补档案资料不足。将施工过程的时空数据成果进行融合、保存、分析和应用管理，为施工档案资料智能化、科学化的管理提供数据保障。

3.5竣工验收立体测量

竣工测量需要获取建（构）筑物、绿地、道路等的平面位置信息、标高、面积、建筑间距、建筑退界等信息。传统测量方式外业时间长，采用无人机倾斜摄影建模辅助人工测量的方式，可将大量模型可量测信息部分转为内业，同时三维实景模型作为可视化验收资料组成部分，成果直观可靠，有助于提高验收效率。

结束语

传统方式测绘地形图普遍采用全站仪或ＲＴＫ测量方法，全站仪测绘方法外业测量要耗费大量的人力，RTK测绘方式在城镇作业时信号强度低，容易失锁。相较于传统测绘地形图的方式，利用本文的测量方式，不仅极大地减少了外业测量时间，而且无人机飞行作业基本不受GPS信号干扰的影响，可见应用无人机倾斜摄影技术极大地改善了原来生产地形图工作的方式，提高了生产效率。本文通过对市政道路改造设计区域进行无人机倾斜摄影，建立了项目区域范围内的倾斜摄影模型，生产了项目区域范围内的地形图，通过实际检核成果精度，验证其满足市政道路改造设计的要求，本文的方法对于今后进行市政道路造项目的开展具有一定的借鉴指导作用。

参考文献

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