无人机航空摄影测量在油气管道工程中的应用研究

房克明

摘 要：本文通过油气输送管道工程航测过程分析，探讨航测技术在油气田工程及长输管道工程中的应用。

关键词：航空摄影测量;优化;像控点;DOM;DEM;DLG;内业

一、引言

该项目位于陕西省延安市，管道路由有限长度约为300公里，呈树枝状分布，南北跨度50公里，东西跨度30公里，地形以山地為主，起伏较大。如果按照常规方法测量，需要投入4组约16至20人，外业测量约100日天，效率较低。为了降低成本，提高效率，缩短测量周期，减轻外业劳动强度，本次作业拟采用无人机航空摄影测量技术。

二、工作流程

接受项目任务后，根据确定的管道路由在Google地图上查看该区域的地形地貌情况。根据确定的路由中线，开展航空摄影测量，外业进行控制测量，像控点布设，外业航飞，内业进行空三加密、DEM、DOM、DLG等生产工作。因为生产的DLG带宽为0.12km，为减少资源浪费，待生产出DOM后，可将其提供给设计人员进行路由优化，再进行生产DLG。

三、主要工作

（一）像控点布设

（1）像控点的目标影像应清晰易判读。

（2）像控点标志物尺寸应大于70cm，切明确指出，具体点位是标志物的哪一部分。

（3）像控点尽量选择平坦地区，避免树下，屋角等容易被遮挡的地方。

（4）像控点应选择能够持久存在的东西，如喷漆（喷绘宽度不得低于30cm），胶布等。

（5）像控点标志物应与地表颜色形成鲜明对比（如，深色地标贴白色胶带，白色地面贴红色胶带）

（6）若工作人员选择地物特征点作为像控点，应选择较大地物，且提供现场照片2-4张，辅助内业人员寻找像控点

（7）现场照片内应同时包含像控点及周围地物特征，并在照片内清晰指出像控点所在位置及编号（默认照片中对中杆所在位置即为像控点位置）

（二）空三加密

航测成图的质量控制主要在内业空三加密阶段，空三加密的精度影响整个成图精度。空三加密是在立体摄影测量中，根据少量的野外控制点，在室内进行控制点加密，求得加密点的高程和平面位置的测量方法，其主要目的是减少野外像控点的布设[1]。 目前无人机的影响因素主要有两个方面：

（1）无人机比较轻巧，受外界环境干扰比较大，导致无人机的飞行姿态较差，得到的外方位元素精度较低。

（2）无人机主要携带的是微单相机，相机的畸变参数比较大，影响拍摄影像的质量。

这两个因素是空三加密精度影响的主要因素，使用单一的空三加密处理软件，很难是空三加密的精度保证在误差范围内。所以要使用多个空三软件结合处理的方式进行，才能满足空三的精度要求。 经过短期的培训学习，目前宜采用的空三加密流程是：

<1>pix4d初步进行空三加密，得到相机的畸变参数和高精度的外方位元素。

<2>PixelGrid软件对原始影像进行去畸变处理。

<3>用得到的高精度外方位元素和去除畸变后的影像，在inpho 中进行最后的空三加密

（三）立体测图

依据空三加密数据成果，导入到全数字摄影测量工作站航天远景中，进行内定向、相对定向、绝对定向、实时核线采样，建立立体模型。

立体模型所采集的精度主要体现在模型点的采集、模型点位置判读、模型地物要素判读、模型高程点的采集。其采集精度受约与人工作业，对立体模型采集人员的技术能力要求比较高，要使立体采集的平面高程精度满足测图要求，必须对立体采集人员进行培训[2]。

由于初期立体采集熟练度不够，且立体采集对建筑物多的地方，成图速度较慢，不如直接在正射影像上直接进行描绘。所以现阶段预计的工作模式是用正射影像图描绘建筑物、道路等对高程精度要求低的地物;用航天远景软件立体采集高程点、描绘等高线;这样才能在保证精度的前提下，提高工作效率。

立体测图的熟练以后，采集的高程精度能达到20-30公分，最高能满足1：1000的测图要求。预计每人每天工作量在0.5平方公里以上，对比传统的全野外数字测图，大大的提高了成图速度。

（四）DEM、DOM、DLG、DSM等产品制作

依据成图比例尺以及工程作业要求选择格网间距，力求在满足规范要求的前提下不增加DEM的量测工作量，并对生成的 DEM 进行检查编辑。DOM 生成时要注意影像的拼接、匀光及匀色处 理，选择清晰、舒适的颜色。为了减少后期DLG生产的工作量，生成DOM后可提交设计人员对管道进行路由优化工作。根据DEM和DOM生成三维立体模型，后缀格式为“.osgb”，在航天远景软件进行DLG的生产。DLG相对前两者工作量较大，对线性工 程的重要性也较高。工作人员利用全数字摄影测量 系统在立体模型下采集矢量数据并进行编辑，使编辑后的成果满足国家统一规范的要求。

（五）成图编辑整饰

此项工作利用立体采集的三维数据及外业调绘的资料，对地形图进行编辑整饰工作：包括对各个要素相对关系的处理，对外业调绘数据进行编辑处理，对各种属性的参加，数据分层，数据接边，地形图分幅等工作的处理。

在整个地形图编辑过程中，地物编辑是相当重要的一个环节。要处理好各地物间要素的点、面、线关系：面状要素要封闭（如房屋、池塘），线状要素要连续（如道路、河流），面状要素不要相交，端点要严格相交到同一点，不能悬挂。等高线应能真实表示地貌特征，等高线走向分明，表示合理，线条圆滑，不能有断点;要处理好等高线与房屋、道路、陡坎、河流等关系，要标示等高线高程注记，做到线划流畅，图上美观。在编辑过程中，各项注记保证正确，注意各种注记的摆放位置，尽量不要压盖地物及地形。编辑完成后的地形图经过严格检查，确定无误后，就可以对地形图进行成果提交。

四、总结

无人机航测在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取方面具有明显优势，随着无人机与数码相机技术的发展，基于无人机平台的数字航摄技术已经成为管道工程的最佳测绘手段。采用航测为主、地面测量为辅进行管道工程测绘，是成为当前测绘行业必备的技术。

参考文献

[1]买小争，杨波，冯晓敏.无人机航摄像控点布设方法探讨[J].测绘通报，2012，增刊：268-271.

[2]吴涛.低空无人机航空摄影测量技术在土地整治项目规划设计阶段的运用[J].安徽农业科学，2015（2）：295-296，300.