无人机航测技术在路桥检测中的应用

2021-11-21张稆丰

建材发展导向 2021年2期

张稆丰

（重庆市建维工程检测有限公司，重庆 400020）

航测技术是城市建设工作开展重要的基础，不仅能够提升测量的整体效能，更能推动整个城市建设工作的有序开展，同时也会影响到农业生产、城市规划、气候服务等领域的正常秩序。但就目前我国测量项目的现状而言，其还存在较多的不足之处，限制了测量项目的现代化建设进程。

1 无人机航测技术应用的主要特点

1.1 成本投入较小

相对于载人测量工作，无人机航测系统应用期间所需投入维护及运营的成本较小，不仅节约了人工成本的费用，同时无人机测量也可以根据测量的地域特点，对机身的规模及型号进行选择，不仅提升了测量的效率，也节省了大量的成本投入。此外，无人机具备强大的智能化特点，对于操作人员的专业化素质要求不高，从而也为航测工作的开展节省了大量的经济投入。无人机航测技术主要由地面保障系统、任务运用系统及无人飞行器部分构成，集合信息技术、遥感技术、GNSS技术等多种先进技术，能够根据空间环境及土地资源进行数据的分析及采集，随着科学水平不断的提升，无人机航测技术的应用特点也更为突出。

1.2 测量效率较高

传统的航测技术会受到地形地貌的限制，例如，在一些盆地或者山区位置开展航测工作较为困难，即使能够顺利完成测量工作，其数据的准确度也不能得到更好的保障。利用无人机开展航测工作，可以深入地质较为复杂的地貌区域，同时还能保证测量的效率与精度。

1.3 工作周期强

我国逐渐完善了无人机航测技术，在测绘工作中利用无人机航测技术，可以提供数据支持，发挥无人机的性能，提高航拍服务水平，对比传统测试方法，无人机航测技术的工作周期比较强，可以创新基层测绘工作模式，发挥无人机航测技术的作用，发挥相关系统功能，顺利开展基层测绘工作。操作无人机需要发挥现代高科技的功能，提升基层测绘工作的综合性，保障无人机航测技术的工作周期性。

1.4 测绘范围比较广

利用无人机的飞行特征，可以实现大范围航测，同时，在不同角度完成测量工作，无人机具有灵活性，在低空小范围作业范围中具有显著的优势，可以提高航测图的层次性，保障数据质量，为工作人员数据分析提供辅助作用。无人机可以实现移动拍摄，利用摄像机传输数据，建立3D立体图模拟测量的物体，保障测量内容的清晰度。

2 无人机航测技术作用

2.1 提升摄像的品质及数据的直观性

通过无人机航测系统的高清摄像系统，能够根据测量目的选择合适的摄像设备，从而使摄像的品质得到更好的保证。同时，利用摄像的数据还能为工程竣工图及新增耕地图绘制提供客观的对比，利用POS数据、相机运行参数、控制点文件，实现空中三角测量，从而使测量数据变得更加直观。除此之外，通过航测还能对目标区域的整治项目的实施计划的合理性进行数据分析，使测绘工作的品质与关键数据的直观性得到更好的保障。

2.2 实现快速测量及影像连接的功能

相较于传统的航测技术，利用无人机开展测量工作时，可以获取更多的影像数量，并且图像较小，但不适合以冲洗相片的形式开展测量工作。同时，无人机在指定范围进行测量工作时，像控点的分布较为均匀，在照片的色彩及明艳度上，能够形成鲜明的对比。相片拍摄完成之后，能够快速进行图片信息的检索，一旦测量数据与标准存在一定的差异，可以利用畸变预处理技术，根据图像所对应的POS数据实现快速拼接的功能。

2.3 提高测绘数据的精确性

无人机航测系统搭载了高清摄像系统，通过GNSS-RTK技术的应用能够对指定的目标开展实地测量，根据测量目标的实际图像，利用计算机软件处理系统将平面位置及图像空间按照指定的比例进行展示，不仅能够提升地图的精度，同时还能满足多种用户的需求。除此之外，利用无人机的摄像系统与平台的控制功能，操作者还可根据对无人机的飞行高度进行控制，从而使图像的分辨率得到更好的保障。

3 无人机航测技术在路桥检测中的应用

3.1 在低空作业中的应用

在基础测绘工作中运用无人机航测技术能够实现低空的监测，在进行基础测绘工作时，往往会受到周边地形和天气的影响导致一些突发问题的发生，严重影响了实际测绘工作的有序进行，比如在实际工作的过程中，地形是比较复杂的，再加上自然环境较差，云层较低，这给实际的测绘工作带来了诸多的影响，但是用当前先进的无人机航测技术能够有效的解决以上问题，并且也可以不受地形和周边环境的影响，获取比较清晰和准确的信息。与此同时在基础测绘工作中运用无人机航测技术，还可以提高整体测绘工作的安全性，在以往基础工作的过程中，所面临的环境都是相对来说较为恶劣的，会威胁到现场工作人员的人身安全，但是随着无人机航测技术的广泛应用，相关工作人员可以在无人机航拍的过程中进行多方位的跟踪，随时了解监测的过程以及监测的特点，即使是在一些环境比较恶劣的条件下，也可以最大程度的保护工作人员的人身安全，工作人员可以进行远程操作操控无人机来开展日常的测绘工作。其次无人机航测技术的灵活性是比较高的，即使是在一些空间比较狭窄的环境中，也能够顺利的完成测绘工作，提高实际工作的精准性和有效性。

3.2 在低空航拍系统中应用

在低空环境航空测绘过程中，要求获取清晰的航拍图像，因为无人机航测技术利用像素较高的摄像机，获取清晰度较高的图形，为低空环境航空测绘工作提供可靠依据。科学技术不断发展，利用无人机航测技术的过程中，需要结合计算机技术和检验转换软件，可以高度转换航空图像，保障测绘数据的准确性，同时，可以利用遥感技术优势。在高空航测中利用无人机航测技术，可以顺利地采集地理信息数据，保障地理信息测绘工作质量，促进数字化城市建设。

3.3 合理把控检测技术应用要点

引进先进检测技术及检测设备是关键。一方面要完善工程试验室，及时配置并妥善保养各项专业设备，制定严格的检测标准对各项检测工作加以规范，确保满足各项检测技术要求；另一方面则要落实检测工作，首先做好检测规划与技术交底工作，结合检测项目明确工作流程，并具体划分工作责任，详细讲解检测过程中的技术要点，使检测人员对检测内容有更准确的认知；其次，在应用检测技术中需要做好各项操作、数据和结果的记录，作为检测准确性的判断依据，并安排技术责任人在旁监督，出现操作不当等问题时能够及时提醒，以此提高检测过程的规范性；最后，要充分考虑外在环境的影响，如果出现特殊天气状况应避免检测，此时容易对检测结果造成不利影响，尤其是压力检测等比较精密的检测项目，更需避免外界环境影响。

4 无人机航测技术路桥检测方法

4.1 布设影像记录控点

影像记录控点的布设即为确定拍照位置。路桥的特点是线路长，没有一个中心点可以覆盖全程，考虑到检测成本，不能让无人机飞跨全程，因此需在待检测的路桥中布设若干影像记录控点，一方面作为无人机操控的控制点，另一方面作为图像回传的中继点。影像记录控点的布设一般遵循近似等间隔、交通和通讯便利的设定原则。为提高数据传输速度，在有条件的地方预埋通讯光缆，以规避无线传输带宽有限的问题。

4.2 校检相机

为保证每次检测的有效性，需在无人机航测前对搭载的高分辨率摄像机进行校检，排除早期故障。校检的内容包括无人机操控性能检查、无人机定位精度核定、高分辨率摄像机摄像功能检查、像素设定检查、存储空间检查和数据传输功能检查。检查的方法可以采用二级检查制度，即每次使用前以试用的方式进行功能检查，要求严格按照操作规程的说明逐一检查功能点；定期（一般为半年）进行指标检查，对涉及到的飞航、飞控、供电、摄像、定位、数传等各个功能指标进行校准。

4.3 记录航空摄影

准备工作完成后，可以放飞无人机。无人机需按照预先设定的航迹、准确的航速和高度，对路桥的实际情况进行推进扫描，做到对路桥细节的全覆盖，对质量薄弱环节和风险高发部位要进行复查。推进扫描是根据路桥走向，以路桥中界线或路桥固定边沿为行进航路，以设定好的速度观察路桥的质量状况、配套设施齐备情况以及设施中标注文字清晰度等外在图像信息。一般双向六车道的普通高速公路，单条车道宽度为3.75m，紧急停车带宽度3.5m，计算隔离带和路肩宽度总计约为40m，无人机搭载的高分辨率摄像机视场角15°，无人机飞行在20m高空即可实现单次航程对路面的全覆盖。质量薄弱环节和风险高发部位一般指涵洞基础、引桥与桥梁结合部、桥基、紧固螺栓以及桥柱裂纹等，这里列出仅供参考，还需根据路桥的具体情况进行分析确定。拍摄图像过程中，应及时将下传到影像记录控点的图像进行储存，储存的图像中要同步记录位置、偏角、照度、检测人员等相关信息。