航空摄影测量技术在工程测绘中的应用

吴阳飞

摘要：近年来随着大量工程建设的规划与兴建，工程测绘越发显得举足轻重，其不仅关于工程项目开展前的场地标高及地形地貌调查，更能针对现场部分工程量进行详细的统计，具备较好的优越性。本文首先介绍航空摄影测量的基本定义，并从多个应用场景介绍了航空摄影测量技术在工程测绘中的应用情况，希望希望对相关行业人员有一定的帮助。

关键词：航空摄影;工程测绘;测量学

1 航空摄影测量的基本介绍

航空摄影测量指的是在飞机上用航摄仪器对地面连续摄取像片，结合地面控制点测量、调绘和立体测绘等步骤，绘制出地形图的作业。其原本作用仅用于针对大范围地形的初步了解与掌握，但随着技术的发展，航空摄影测量的应用范围也越来越广，用处也越来越多，航空摄影在常规测量工作中的占比也越来越大，日益成为重要的工程建设辅助工具。

2 踏勘应用

为于简报清楚说明施工场地现况，踏勘时除必须一步一脚印对于施工场地周遭设施详实拍照并纪录以外，通过航空摄影方式可改善地面无法通视的缺点，仅采用几张加工后的空拍透视图即可向阅听演示者清楚传达施工场地概况。同时因空拍透视图系踏勘当下拍摄的影像，可避免所购买正射影像，因多年未更新致无法反映当下施工场地及其周边的相关设施情形。

3工程进度及核查应用

传统工程系以工程预定进度百分比与实际进度百分比对比，并辅以施工照片及文字说明，向业主说明施工进度及现况，而自航空摄影普及化后，即可通过近况空拍，并与过去拍摄透视影像并列呈现，可更容易看出工程标的物于过去数月（或数年）的变化，提供更直观的判断。例如某新加坡财团投资的厦门某商业综合体，该工程自引进航空摄影技术呈现工程进度比较后，使远在新加坡的业主对于工程进展有更明确的了解，于此同时亦提升了业主的满意度。

公共工程经常遭遇机关办理工程查核或参访，来访人员通常系临时编组，对于工程计划内容的了解不似工程团队成员深入，此时则可通过航空空拍透视图帮助来宾快速了解工程全貌、施工项目、施工障碍等现况内容。

由于施工属于动态发展，故工程团队多习惯于施工过程前、中、后拍摄影像纪录。近年来，除一般地面视角及施工情形摄影外，亦辅以航空工具，进行施工前拍摄影像保存施工场地原始风貌、施工中对于过程的纪录、完工后以具有张力的摄影手法呈现可做为尔后公司业绩介绍或宣传图像。

4 地形测量（初步规划阶段）

以2016 年的厦门金砖道路改造项目为例，由于民众陈情表示行经该路口经常导致车辆底盘碰撞道路路面，希望获得改善，公路管理单位为向上级机关争取相关道路改善预算，故向某航空摄影公司委托协助。由于该项目属于立项阶段，无相关经费委托测量公司办理现场地形测量，且机关本身亦无测量队编制，经沟通后，由机关向辖内承揽工程的施工单位请求协助地形测量作业，但所得成果未如预期，无法用于道路规划评估使用。

因此，鉴于航空设备取得容易，且机上搭载GPS定位功能单元，应可视为航空测量的低阶机种应用，故尝试使用航空空拍机作为本案地形测量工具，通过案例试作，了解其可行性暨适用性，做为未来精进使用的参考。为达足够的影像覆盖率及飞行稳定性，使用空拍机作为地形测量工具前系先利用免费航线规划app完成任务规划，于飞行后取得影像，并使用相关后处理软件计算获得地形等高线，以进行后续道路定线、纵横断面设计。

经使用航空摄影工具作为地形测量设备，可办理后续道路设计，作为争取预算阶段的地形测量工具，但应注意下列事项：

1）航空摄影种仅适用于初步规划阶段地形测量使用，如拟提高精度，应使用较高阶设备（如RTK）。

2）使用航空摄影办理地形测量前，如未于现场布设控制点，则所得坐标与绝对坐标误差较大。

3）航空摄影无法穿透森林、设施（如铁皮车棚），树林或障碍物下方高程无法测得。

5 土方开挖计算

航空空拍影像可以后处理地形等高线、亦可自动产生环境实景模型，结合上述两项应用即可运用于开挖土方量计算。

2018 年3 月，某施工单位首次尝试在某建筑开挖施工场地利用航空摄影制作实景模型，并以软件比较两次（2018/3/12、2018/3/15）空拍测量数据后计算土方开挖量，计算所得开挖量约1487m3，经比对现场出土表报（1424m3）后，两者差异约4.1%，评估差异来源应来自下列原因：

1）现场停放不动的施工机具/车辆，如挖土機、运输卡车，于软件计算时将会纳入体积计算。

2）现场报表系以"车上方"计算，且车斗角落通常未予填满。

3）松实比（1.3：1.0）系施工前取样试验的单一结果，因地层结构不同，实际非属定值。

4）一般航空摄影的GPS定位误差较大，如使用高精度GPS，定位误差可缩小至1公分。

此项技术后于2020年再以另一大型建筑开挖施工场地验证，获得开挖量89302m3，与车上方统计值（约92000m3）比较，误差则缩小至2.7%。

相较于传统挖填量计算需派遣测量队至现场收方、下载地形测量数据、后处理等才能获得成果，使用航空摄影技术于土方挖填计算仅需执行两次空拍（数小时不等，视施工场地面积大小而定），并交由后处理软件执行计算即可快速取得现场量体，效率获得大幅提升，并减少人力资源浪费，如若使用精度较高的航空摄影机，则可大幅提高地形测量成果的准确性。此项地形测量技术亦可用于人员不易到达的山坡地坍方量估算，并据以推估下游土石流量体，减少过去因边坡坍方量获取不易而使用不同经验公式计算衍生的争议，其具有可达快速抵达灾难地点、快速测量，并减少人员赴险的优点。

6 结论

在工程测绘应用上，利用航空飞机并搭载摄影设备，采用"鸟的视角"对于工程开工前/施工过程/竣工的影像纪录，其后则进一步应用至地形测量，或利用空拍影像信息后处理成果的进阶使用（初步规划、实景建模、土方挖填估算），使用范围可谓十分广泛。笔者认为在未来，航空摄影技术将更加精进与完善，激发更多创意，其在工程领域的应用范围也将持续发挥至淋漓尽致。

参考文献：

[1]倪萍. 浅谈航空摄影测量技术在工程测绘中的应用[J]. 视界观，2020，000（005）：P.1-1.

[2]孟大鹏. 无人机航空摄影测量技术在工程测绘中的应用[J]. 世界有色金属，2020，No.551（11）：155-156.

[3]雷奇臻，刘静. 无人机航空摄影测量技术在地形测绘中的应用探析[J]. 华东科技（综合），2020（3）：0015-0015.