无人机公路测绘应用现状分析

丁跃群

【摘 要】近年来，随着各种新型传感器和摄影测量平台的不断发展，无人机数字航摄技术以其机动灵活、经济、便捷等显著特点，成为了传统航空摄影测量手段的有力补充，在突发灾害应急数据获取及小范围快速成图方面显示出了无人机航摄系统独特的优势，得到了遥感和摄影测量等领域的广泛关注。

【关键词】无人机;公路测绘;应用现状;分析

1 无人机技术的概念

无人机测绘测量系统作为现代化测绘测量装备体系的重要组成部分，不仅在测绘测量应急保障服务中起着重要作用，也在国家政府部门的应急救援体系中充当着重要角色。推广应用无人机测绘测量技术，一是能够有效提高测绘测量应急服务保障水平，二是能够有效的增强测绘测量成果，三是能够有效促进数字化城市建设的步伐，四是能够有效的提高社会管理效能。

2 无人机摄影测量系统的构成

基于无人机遥感平台构建的摄影测量系统，主要由以下几个部分构成：1.无人机飞行平台;2.飞行控制系统;3。影像获取设备;4.通信设备;5.遥控设备;6地面信息接受与处理设备。

无人机影像获取作业工作流程为：根据遥感任务的要求，对待拍摄地区进行航线设计和规划，在地面站中将设计好的航线载入到飞控系统中。无人机地面站系统按照设计好的航线控制无人机的飞行，飞控系统则按照预设的航线和拍摄方式控制相机进行拍摄;相机将拍摄数据进行存储。地面工作人员可以在地面监测无人机的飞行航线，在必要的情况下，可以根据接收的数据更改本次飞行的计划，比如补拍，或者直接返航等。

3 无人机技术在测绘测量方面的优势

3.1无人机技术监测高效迅速

对于应急事件无人机能够及时对监测区域采取大范围监测，能够迅速生成监测区域的清晰的图像数据。其中单台无人机的周监测量最高可达2100平方公里左右，监测效率得到大幅度的提升。

3.2无人机遥感监测范围大且具宏观性

针对不同航高无人机能够进行大范围、高空间的监测的同时，还能够对较小面积、地空间进行精准监测。另外，无人机遥感监测可同时采用多架无处理效率高人机、多次监测的方式对上万平方公里的监测区域进行监测作业。经过多光谱分析，可以得到大范围监测区域的各项监测信息，并将传统点信息和得到的信息相结合，得到整个监测区域的信息。监测区域情况可以利用三维仿真模拟技术来进行宏观展示，同时这项技术能为相关部门的决策提供便利。

3.3具有很高的处理效率

无人机技术的影像分辨率的范围在0.1～0.5米之间，比目前国内外的高分辨卫星影像数据的分辨率都要高，同时，其采集数据速度较快，处理效率也很高。

3.4具有很强的周期性

无人机技术可以与GIS或遥感应用系统进行集成处理，测绘测量应用也能够很便捷快速的进行搭载，为测绘测量工作的综合性和周期性提供了良好的保障服务。

公路工程具有很长的工程区间，其中很可能要通过复杂危险地形或者遭遇某种灾害。比如，公路的路堤和边坡在受到地形、地质、天气的影响时，都可能会崩滑而造成危险，这种情况下需要了解崩滑的几何形状与土方量来筹划修复方案。但由于崩滑发生后相关测绘人员和设备都很难接近事发地点，所以能不受地面限制快速飞抵崩滑地点上空，以机载的数码相机进行现场摄影的无人机航测相当重要，其不但简单快捷，而且具有很高的安全性。其具体优点如下：

（1）快捷方便：很容易获得所需的测绘影像，而且设备简单，民用单反相机也可以胜任。

（2）成本低廉：无人机和摄影设备的市价都不高，二者相加也不会超过120万元。

（3）机动性强：对各种需要测绘的环境都能迅速适应，开始工作。

（4）受天气和场地影响小：无雨且风力不要太大就能起飞进行工作，跑道也只需用平地代替即可。

（5）數据结果真实：由于可以在短期内获得影像数据，所以具有很强的时效性，对地面的状况放映更真实。

4 无人机的种类通常按有效载荷与续航时间划分包括如下四种类型

4..1大型无人机。性能高、有效载荷大、续航时间长，基本可以达到和有人机相近的性能，但因为价格过高，所以应用度不高。

4.2中型无人机。有效载荷在20千克左右，续航时间可以达到2小时，具备较稳定的飞行姿态所以摄影云台等需要姿态稳定的摄影设备可以使用，还可以使用姿态定位系统。虽然价格也比较高，但作为民用航测平台比较理想。

4.3小型无人机。飞行的性能和姿态稳定性都很低，摄影效果也较差，获得的影像很难在普通的摄影测量工作站处理。最大的优点是价格便宜。

4.4超轻型无人机。为了节省动力而使用了三角翼，有效载荷很小，通常不超过1千克，续航时间也只有半小时左右，并且抗风能力和飞行姿态都很差，拍摄的影像需要专门的摄影测量软件才能处理，普通的软件无法处理。但由于摄影测量方面的数据处理技术不断进步，所以这个问题正逐渐得到解决，兼之该系统的价格非常低廉，所以其在小型工程项目上的适性是很高的。

5 无人机航测流程

无人机航测的基本流程从三个方面共同开始：从实验室和现场两方面对数码相机进行检校;规划设计出外业航线并进行外业飞行;进行外业像控测量。之后对航测得到的影像进行预处理――自动排片;对测区的影像进行最优化选择;对影像的畸变进行预校正。之后对控制点进行量测同时自动提取出连接点。最后汇总各个结果进行精度检查。

5.1数码相机的检校

由于使用的相机镜头可能存在一定的畸变差，因此在实际进行航测之前需要对所使用的摄影相机的方位元素和畸变差检校。这一过程通过如下两种方式进行：（1）在实验室进行检校。在实验室里可以利用标定白板和标定软件对相机进行检校，标定白板上需要有特殊的几何关系标志，软件则需要能进行自动的目标检测。这种方法虽然不能应对复杂的状况，但很方便。（2）在室外现场进行检校。为了应对航测现场的复杂情况和无人机常见的姿态不稳现象，除了在实验室内进行检校外，还需要建立专门的室外检校场进行检校。

5.2测量实例

例如，当进行山区公路的不稳定边坡处的测绘时，为了能以最快的速度获得测绘资料，可以应用无人机航测进行。为了对该技术的系统精度进行检验，可以先以GPS测绘技术获取测区内部分标志点精度4厘米内的精确坐标。这些点可以用于比照无人机的测绘数据，作为其控制点与精度的检查点。

5.3评估测绘精度

无人机航测的测绘精度可以利用之前在测区布下的标志点进行，其精度分平面和高程两方面。通过计算二者数据的均方根，可以算出测区的平面误差和高程误差。通过以往的实际数据我们可以知道，无人机航测虽然存在一定的精度误差，但已经可以满足作业规范，对危险复杂地形的公路测绘工作是可以胜任的。

6 结语

无人机测绘系统的使用，为测绘作业开展奠定了基础。随着城市化进程不断加快，测绘系统的应用，使得我国土地规划更有据可依。同时，也保障我国相关部门及时收集到地理信息，为不断建设社会主义社会提供保障。

参考文献：

[1] 张华.辽宁抚顺市采用无人机航拍技术实现水利工程前期规划影像资料采集[J].《中国水利》2014年第11期.

[2] 张涵.无人机在测绘工程中应用技术的分析[J].硅谷，2014，（16）：127-128

（作者身份证号：340824199103113838）