无人机航测技术在公路勘测中的应用及其实践

郑程辉

(福建省交通规划设计院　福建福州　350004)



无人机航测技术在公路勘测中的应用及其实践

郑程辉

(福建省交通规划设计院福建福州350004)

文章介绍了无人机航测技术及其在公路勘测中的应用，并结合某国道城区段改线的工程实例，根据无人机航测技术的特点，在影像精度的关键技术点应用改进的方法，高质、高效的完成了测区1:2 000数字化地形图生产工作，提供了高清晰的数字正射影像图、DEM模型，由于影像能够较为直观地展现地形地貌三维真实的特点，为道路勘测设计提供了准确可靠的基础数据和选线参考依据，极大的提高了公路勘测设计的效率。

无人机；航测；公路勘测；正射影像图 DLG

0　引言

近年来，无人机航测技术的发展迅速，各大无人机生产商和航测软件公司争相推出各类无人机航摄平台和针对无人机的摄影测量处理平台的解决方案，大力推进了无人机航测技术在各类工程建设及科研项目中的应用。在测绘行业中，有逐渐替代传统工程测量的趋势。在公路勘测中，由于精度要求苛刻、测区范围狭窄且形状复杂，增加了无人机航测的难度。使得无人机航测技术并没有被广泛使用，大部分项目仍然采用效率低下的工程测量的方式进行勘测。

本文通过某国道城区段改线的无人机航测生产实例，分析了无人机航测成图技术的精度及其存在的问题，提出了提高生产精度的一些方法，探讨了其应用在公路勘测中的可行性，并针对勘测设计的要求，为公路勘测和选线设计工作提供了正射影像图和DEM等更直观的产品。结合生产的1∶2 000地形图，使得测绘和设计人员不必频繁的进行现场踏勘，在线位调整时更加方便快捷，极大的提高了工作效率，降低了项目成本。对于无人机航测技术在公路勘测中的推广应用，提供了一定的参考意义。

1　测区概况

国道353松溪城区段改线工程于松溪县河东乡葫芦门处连接省道302，经金厝垄、岭尾、跃进、长巷头、下横垄、龙发、西坑垄至钱桥村，总长约11km；主要植被为稻田、茶园、灌木等，另有少量旱地以及果园等。沿线桥梁隧道有葫芦门大桥、跃进大桥、松溪大桥和来龙山隧道。测区位于松溪县东侧及北侧，介于北纬27°30′—27°34′，东经118°45′—118°51′。根据任务要求生产6.4km2的1∶2 000数字线划图和20.0km2的1∶2 000数字正射影像。

2　工程实施

2.1实施流程

项目根据任务要求和已有资料情况按照图1所示流程进行。

图1　实施流程

2.2航空摄影

本项目使用KC2000型油动无人机搭载NIKOND800相机进行航空摄影，像控点采用福建CORS系统进行测量。航线采用1：10 000地形图进行设计，考虑到测区的实际情况分两个测区进行。航线分布如图2所示。

图2　航线分布

本次航测依据《低空数字航空摄影规范》(CH/Z3005-2010)要求确定航高为800m，航向重叠度为75%，旁向重叠度在50%，共获取了1 574张像片[4]。

2.3内业加密

在内业空三加密前，对影像进行了畸变差改正，像控点以注记说明和点位略图为参照刺点，综合判定点位，对于个别错点、疑点校核左右像对及上下航线同名目标，以判定其准确性[2]。根据《数字航空摄影测量空中三角测量规范》(GB/T23236-2009)利用航天远景的DATMatrix软件进行内业加密。

2.4DOM制作

利用DEM数据和空三加密成果，在MapMatrix中，对原始影像进行正射纠正，将其纠正好的单片，在EPT下进行拼接处理。再在Photoshop中，对其拼接后的影像进行检查，检查其影像的拉花变形，颜色过渡、重影、同名点等影像的问题，并对其进行改正，形成最终的DOM数据[2]。

2.5DLG生产

内业测图利用航天远景数字摄影测量工作站中MapMatrixFeatureOne工作站采集平台，建立工程后创建立体模型，并根据《低空数字航空摄影规范》CH/Z3005-2010、《1∶500、1∶1 000、1∶2 000地形图航空摄影测量内业规范》GB/T 7930-2008要求，在立体模式下采集地物、地貌要素。DLG等高距统一采用2m[5]。

外业调绘利用内业采集的线划图打印出纸质图，由作业员到实地进行定性补调，调绘内容统一用线宽小于0.3mm的蓝色(补调的用红色)签字笔清绘在图纸上，房檐改正用蓝色签字笔标注改正数，改正数写在建筑物改正边长的内部。

补测时根据航摄时已有的地物勘丈距离，利用改檐后房角、围墙角进行地物补测，对于利用皮尺无法定位或定位困难的新增地物，先绘出地物形状、丈量相关边长，标出定位点，利用全站仪、GPS-RTK等方法测量定位点后交由调绘人员确认，确保不丢漏新增地物。

3　数据精度分析

为确保检查成果的可靠性在测区均匀采集了111个地面特征点和68个房屋角点作为平面检查点，及采集了170个高程点作为高程检查点。检查点点位分布如图3、图4所示。

图3　平面检查点分布图

图4　高程检查点分布图

通过统计地面特征点的点位中误差为0.515m，房屋角点的点位中误差为0.546m，高程检查点的点位中误差为0.826m，结果满足《公路勘测规范》(JTG C10-2007)中对航空摄影测量的要求。

4　结语

本文结合国道353松溪城区段改线工程中利用无人机摄影测量方法生产1:2 000数字线划图的应用情况，探讨了其应用在公路勘测中的可行性，通过精度分析证明完全满足规范要求。为无人机航测技术在全省高速公路及国省干线设计勘测中的推广应用，提供了一定的参考。

[1]何敬，李永树．无人机影像制作大比例尺地形图试验分析[J]．测绘通报，2009(8).

[2]鲁恒，李永树，何敬,等．无人机低空遥感数据的获取与处理[J]．测绘工程，2011，20(1).

[3]JTG C10-2007 公路勘测规范[S]．北京: 人民交通出版社，2007.

[4]CH/Z3005-2010 低空数字航空摄影规范[S]．北京: 测绘出版社，2010.

[5]GB/T 7930-2008 1∶5001∶10001∶2000 地形图航空摄影测量内业规范[S]．北京: 中国标准出版社，2008.

Unmanned aerial technology application in highway survey and practice

ZHENG Chenghui

(Fujian communications planning and design institute,Fuzhou 350004)

This paper introduces the uav aerial technology and its application in highway survey, and combined with a highway engineering examples encountered paragraphs in urban areas, according to the characteristics of uav aerial technology in image accuracy is the key technical points of application of the improved method, high quality, efficient completed 1:2 000 digital topographic map production, part of the surveyed area, provide high-definition digital orthogonal projection like figure, DEM model, because the image can be more intuitive to show the landform characteristics of three-dimensional real for road reconnaissance design provides accurate and reliable reference data and the basis of line selection, greatly improve the efficiency of highway survey design.

Unmanned aerial vehicles (uavs); Aerial; Highway surveying; Orthogonal projection graph DLG

郑程辉(1981.12-),男,工程师。

E-mail:7224677@qq.com

2016-06-12

闭幕式122

A

1004-6135(2016)08-0100-03