传统测量与无人机技术在管线测量中的应用与对比

陈 建 城

(宁夏水利水电勘测设计研究院有限公司测绘分公司，宁夏 银川 750004)

传统测量与无人机技术在管线测量中的应用与对比

陈 建 城

(宁夏水利水电勘测设计研究院有限公司测绘分公司，宁夏 银川 750004)

通过传统测量在固原地区城乡水源工程的技术实施，概述了工程测量的平面和高程控制测量方法，同时应用高端智能无人机技术测绘了带状地形图,并对比了传统测量和无人机技术在水利纵横断面及地形图测量中的应用特性和精度，指出无人机技术在管线测量中可作为传统测量的补充。

管线，高程控制，无人机技术，地形图

1 工程概况

宁夏固原地区城乡水源工程位于东经106°10′～106°30′，北纬35°20′～36°10′。其地形起伏大、山大沟深、海拔高、线路交通不便，通视条件差，测绘工作难度大。本次施测1 911 m高程引水扬水方案。该方案采用管道输水，自泾源县老龙潭水库坝上左侧引水隧洞引水，最后送入固原市南郊,管线长74 km。

经踏勘测区内有4个国家三角点，有Ⅲ东山坡、Ⅲ刘家沟等三角点可供平面控制所用。高程控制利用测区内已有的三等以上水准点，有陇和028、陇和030等。测区内1∶1万地形图可用于选点、布网，确定管线线路走向。

2 平面控制和高程控制

测区内已有国家平面高程控制点严重破坏，不能满足管线及隧洞测量需要。需布设GPS D级平面和四等水准高程控制。全线布设30个GPS D级点，编号为GSi(i=1,2,3…)。而无人机的像控点采用全野外布点,它采集的碎步点云可以生成DOM,但不能满足于后期施工控制，故本工程的控制仍采用Trimble5800平面和精密四等高程控制测量。

2.1 平面控制

采用5台TrimbleGPS双频接收机，按D级静态法每点连续观测1 h，采用TGO平差软件包解算，其平差流程如图1所示。

管线中心线采用Trimble5800 RTK方法测量，基准站架设在GPS D级点上或国家四等以上三角点上，流动站与基站的距离不得大于5 km，在流动站处于固定解时，对未知点在同一时间段内连续进行测量4次，取均数作为最终成果。不同基站应设公共点进行检测。RTK卫星状态应符合表1规定。

表1 RTK卫星状态参数表

2.2 高程控制

四等水准线路为龙固线，编号为LGi，沿管线两侧布设四等水准节点网或附合线路，每3 km左右设点,四等水准采用瑞得电子手簿记录、打印，水准线路观测结束后进行高差和概略高程表的编算，并经校核无误后进行高程平差计算。其四等水准线路平差计算见表2。

表2 四等水准线路平差计算

3 纵、横断面测量

3.1 传统的纵、横断面测量

断面点高程采用全站仪和水准仪进行施测。一般地形每50 m一桩，地形变化处加桩。线路纵断面图采用直角坐标法绘制。横断面的施测采用全站仪进行，采用PDA记录，机助成图。横断面图采用断面成图软件生成。

3.2 高端智能无人机的纵、横断面测量

利用无人机后处理软件,于地形图上拾取纵横断面线位置,软件自动生成断面图形和相应的数据文件。

综上所述，得出关于纵横断面测量中，传统的测量和高端智能无人机的比较，见表3。

4 地形测量

4.1 传统的地形测量

采用全站仪配合电子手簿(RD-EB1)分段分组作业，每测站要进行严格的测站检查；由领图人员在现场随测随绘，并指挥镜站(司尺)人员将棱镜立到地形、地物的特征点、特征线上。将当天所测内容对照草图在电子手簿或计算机上完成编码。

表3 传统测量和高端智能无人机关于纵横断面测量的比较

4.2 高端智能无人机的地形测量

高端智能无人机采用最新的无人机应用模式即100 Hz RTK空中自动获取像主点,通过高精度GNSS RTK技术结合精密定时技术来确定每个曝光点的精确位置，从而使影像位置可以完全替代大量地面控制点GCP的作用。利用空三结果恢复立体模型，导入测图软件VirtuoZo全数字摄影测量系统中进行测图，生成DOM流程如：

建立测区→设置相机参数→输入控制点→影像处理→相对定向→绝对定向→采集核线影像→基于大地坐标的数字化测图。

综述，得到在地形图测绘中，二者的比较见表4。

表4 传统测量和高端智能无人机关于地形图测量的比较

5 精度对比

精度分析是制作地形图必不可少的环节,以便判定所测地形图是否满足国家规范要求。此次精度评定主要采用外业实测检查点,并参考现有的1∶2 000地形图。本次外业检查点坐标的获取采用GPS快速静态的方式测得,每个点测两个时段,一个时段为5 s。

1)将立体模型上测得的像控点坐标与传统测量外业测得的像控点坐标进行比对，计算检查点的中误差，得到平面中误差为0.3 m，高程中误差为0.18 m。

2)在一个图幅内选择38个检查点,平均误差0.058 m，高程检查47个点中误差0.098 m。将实测坐标与图上坐标对比,算出两组坐标的较差,然后,利用点位中误差公式算出各个检查点的中误差。其精度满足《地形图航空摄影测量内业规范》对1∶2 000地形图的要求。其计算结果如表5所示。

表5 DOM精度检查统计

6 结语

关于传统测量和无人机技术应用于山区管线测绘中，主要从平面、高程控制及纵横断面和地形图测绘中，得到如下结论：

1)水利工程管线测量中，需要控制点为后期的施工放样提供基准点，且高程精度要求比较高，故传统的平面和高程控制测量仍然按照国家规范进行，高端智能无人机测量仅提供相关纵横断面图和地形图测量。2)轻型高端智能无人机航空摄影测量系统具有运行成本低，执行任务灵活等优点，正逐渐成为水利管线地形图的有益补充，成为空间数据获取的重要工具。3)轻型高端智能无人机摄影成图数据精度优良，能满足1∶2 000地形图测绘的要求。实践证明，无人机航测技术已经成为一种有效的快速测绘手段，可作为传统测绘手段应用的一个较好的补充。

[1] 郑秀菊.浅析低空无人机在测绘中的应用[J].吉林农业，2012(15)：247.

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[3] 刘宝锋.1∶2000地形图测绘航测作业方法探讨[J].硅谷,2012(5):148-149.

[4] 徐绍铨，张华海，杨志强，等.GPS测量原理及应用[M].武汉：武汉大学出版社，2004：1-7.

Traditional measurement and application of Unmanned Aerial Vehicle(UAV) technology in the measurement of the pipeline and contrast

Chen Jiancheng

(NingxiaWaterResources&HydropowerSurveyDesign&ResearchInstitute,Yinchuan750004,China)

This paper combined with the traditional measurement technology implementation of the urban and rural water supply project in natural Guyuan region, summarizes the engineering survey of the plane and elevation control survey, high-end intelligent Unmanned Aerial Vehicle(UAV) technology and application of surveying and mapping banded topographic map, comparing with the traditional measurement and Unmanned Aerial Vehicle(UAV) technology applied in the vertical and horizontal section of water conservancy and topography measurement and accuracy analysis, put forward the Unmanned Aerial Vehicle(UAV) technology in the measurement of the pipeline in the make up for the traditional measurement requirements.

pipeline， elevation control， Unmanned Aerial Vehicle(UAV) technology， topographic map

1009-6825(2017)01-0218-02

2016-10-23

陈建城(1980- )，男，工程师

TU198

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