无人机航测系统在公路带状地形测量中的应用

张海明

【摘 要】随着现代科技的快速发展，相应的测量技术在一定程度上也得到了提高，在公路带状地形测量中，采用无人机航测不仅能够克服地理环境所带来的限制，同时具有精度高，便于识别等优势。

【关键词】无人机航测系统；公路带状地形；测量

前言

当前，在公路带状地形测绘中所采用的方法主要有GNSS RTK测绘法、全站仪测绘法和传统的航空测绘法。其中，GNSS RTK测绘法和全站仪测绘法所需的人力物力都比较多，且测量难度上也比较大，对一些建筑密集的地带无法精确测量。而传统的航空测量受到天气的影响较大，并且成本费用高、拍摄周期长等缺陷限制了其发展。近年来，随着无人机低空航摄技术的发展，以其低成本、易操作、适用于危险区测绘和快速检测等优势，在相关测绘领域得到广泛关注。

一、无人机航测系统概述

无人机航测系统简言之就是利用当前先进的低空无人机技术，通过与通信技术、GNSS定位技术和摄影测绘技术三者的结合所形成的一种自动化技术，被广泛应用于测量土地、资源和环境等信息的提取工作，通过信息化处理和建模等形式进一步分析运用到生产和生活领域，为用户提供方便。就无人机航测在公路地带测绘中的应用现状而言，其航测优势较为明显。通过无人机航测能够提高测量的精准度，进而缩短测量所用的时间，节省了人力物力的投入，节省拍摄成本。当前无人机航测精度提高，主要集中在拍摄像素和飞行技巧两个方面，然后通过选择适当的材料模型所表现出的地形外在特征，从而精确分析公路带状地形的准确测量结果，提高结果的可信度。

二、无人机航测基本流程

在具体的测绘流程中主要可分为六个阶段：方案设计、航空拍摄、控制点测量、空三加密、业内的测图和整理资料。具体可细分为14个具体环节：①接受任务；②项目设计；③控制测量和布景标志；④加密像控和无人机航拍；⑤空三加密；⑥业内测图；⑦高程的标记测量和外业的测绘补测；⑧业内编辑；⑨过程检测；⑩回放检查；这一明确的可操作的测量流程，能够提高计算机以及相应软件对图像进行精度提升，促进系统设计的最优化处理。

三、无人机航测在公路带状地形测绘中的应用

以某乡镇村公路带状地形数据采集为例，该公路全长20.445km，以1：1000线路中线为基础，向两侧各30m拓展。在线路的地点位置起点：东经108°05′08.6″，北纬29°37′55.5″，终点为东经108°10′'37.9″，北纬29°37′24.9″。该路整段为山地地形，且最高海拔为1617m，最低海拔为1088 m。公路地带形势复杂，地物较多，植被方面主要有水田、旱地、灌木和烟叶等。在沿线地带交通不太便利，在通视环境下情况相对比较差。

（一）控制测量和无人机的航空摄影

线路控制测量上，选择以GNSS静态与全站仪导线相结合的方式开展。通过沿路5km布设一对四等的GPS控制点，之间加上间距500m的一级导线点，布设出四等高程导线。在航线设计上，6个飞行架次，依据测量宽度设计航线。其航飞平台主要为ZC-2，系统为YS09，在相机的焦距为35.52mm单反相机。航拍的气候条件选择最佳的航摄时间。通过横向的覆盖区域加上20%的宽度，向外延伸两条基线，分辨率为0.12m。在相片的控制点上以规格1.5m的方形喷绘制作控制点标志，设计黑白相间的三角符号标志。在相片的控制点上，随着地形复杂的环境下，设置线路中线的周边测控，布设布标，准确进行后期系统，选择普通的正方形喷绘。在测绘的控制点上，以GNSS静态测量和全站仪作为导线进行测量。通过测量相片的控制点使得在测量上得到有效的提高，增强控制点的精度。

（二）空间加密计算和业内测图

在空间加密计算上，数码相片的坐标残差满足要求，同时用边框进行定向计算，在坐标时注重相点上的内测坐标，不能忽略主点的位置和系统的误差，通过自检的校平差消除大气的折光和误差。在相对定向的校平上，要进一步对连接点上做好均勻连接；在自动点上，数量上一般需要30个以上。

在绝对定向和区域间的平差计算上，主要分为3个区域进行，并做好接边处理工作。在业内测图上，主要采用的是全野外刺点测图。通过对不符合的现状地物进行野外补测，进一步用测标进行模型上的描绘。当相邻的曲线间距小于5mm时，进行首曲线插绘方式。有植被被覆盖时，通过植被高度进行改正。在野外的高程点和立体的模型中，主要对树木的密集和隐蔽的地方，对高程点读两次，读差为0.4m，中数标记为0.1m。在高程标记点的地物和地性设计上，往往按照每平方厘米13个进行标记，当然，高程变度较大的地方需要特别增设计数点。同时测图范围内的独立地物、架空管线和各级道路均需要准确测绘。建筑物中的植被、土地需要做出明确的区分，例如，用材林和经济林的区分；旱田、水田以及蔬菜果园等明显标注。注意图中的村镇、河流、大山、公路和管线等进行清晰的标注。最终运用CASS软件系统将矢量的地形图片转换为格式地形图。

（三）外业调绘和成果精度的检查

外业调绘即按照国家相关规定，通过打印纸质的地形图纸进行调绘和修改。在以下几个方面注重成果精度的检查：首先，电力线、电缆、电杆和铁塔等要逐杆调绘，明确区分好高压、低压等线路，注重光缆、通信线路以及电压值等线数标记，明确线路走向；其次，对测区的公路等级、路面状况和宽度进行实地的位置调绘；最后，需要对于测绘区的耕地以及植被类型做好明确的区分，按照农作物的不同进行进一步的调绘处理。通过对不同地物点、地形点的精度上的统计，注重物点点位的误差处理，进一步满足公路的勘测规范与线路设计的地形测图要求。

四、结束语

无人机航测实现了在公路测绘中的速度和精准度，为测绘地形图提供更加精确详细的数据，节省了人力物力资源，减少了工程的开支，满足了当前带状公路地形测量的技术要求，并为相关的公路建设测图项目提供了较为详细的解决方案。

参考文献；

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