无人机影像在高速公路检测中的应用

鲜青青

摘要：本篇文章首先对无人机影像技术在高速公路检测应用意义进行阐述，从确定航测任务、选择人机硬件、明确技术要求等多个方面，对无人机影像技术在高速公路检测应用要点进行解析，并以此为依据，提出无人机影像在高速公路检测中的应用建议。

关键词：无人机影像;高速公路检测;应用

对于无人机影像技术来说，也就是在通讯技术、遥感应用技术、GPS 差分定位技术等现代化技术作用下，对高速公路施工建设、公路运行、道路养护等情况进行实时监测而采用的一种技术。和传统高速公路检测技术比较，无人机摄像技术具有更多优势。例如无人机能够给施工企业提供高空俯视视角，不但能够扩大拍摄范畴，也能保证数据信息的真实性和精准性。在无人机中安装一个高清摄像机，能够快速捕捉拍摄区域这下信息，并且连接高速信息网络，实时更新道路情况，为高速公路建设和运行提供依据。

一、无人机影像技术在高速公路检测应用意义

和传统高速公路检测技术比較，无人机影像技术在高速公路检测中的应用意义具体展现在以下几个方面。首先，低成本。对于小型无人机来说，在市场中的价格一般是几万元，而摄像机再加上光学镜头也只要几万元，其日常维护比较简单。通过数据调查，无人机影像技术和传统公路检测技术比较，投放的成本相对较少[1]。其次，计算精准。无人机技术作为电子技术和信息化技术形成的产物，属于智能化技术，通过无人机与激光雷达扫描技术，能够对检测区域内地质情况进行精准还原，在数字化技术作用下进行精准测量，工作迅速。最后，具备较强机动能力。无人机对环境有着一定适应性，能够快速获取所需信息。并且，无人机影像技术可以结合高速公路实际情况进行不同检测，只要在高清摄像设备的作用下就能完成不同层次的作业。

二、无人机影像技术在高速公路检测应用要点

（一）确定航测任务

因为高速公路在施工建设中，容易受到地形等因素影响，并且告诉公路测量精度要求高。因此，为了更好满足工程测量精度要求，防止出现无人机运行事故，怎样才能合理选择划分架次成为能够顺利完成航测工作的重要因素。通常情况下，相关部门可以结合地质情况选择飞行高速，一般以100m为衡量保准，确定无人机飞行高度。

（二）选择人机硬件

在航测过程中，容易受到地理等因素影响，对无人机硬件要求比较严格。对于不同检测内容，需要重点分析自然因素给检测设备带来的影响，预防因为自然因素引发的飞行事故。在完成航测设备选择工作以后，需要对整个系统协同情况进行评判。高速公路无人机检测一般采用低空无人机飞行器测绘遥感系统，该系统主要由任务设备系统、地面导控系统及数据处理系统等组成[2]。要想顺利完成工作任务，三类系统应合理搭配，保证无人机航测工作快速完成。

（三）明确技术要求

无人机航测结果能否给检测高速公路提供专业数据，需要通过标准化数据进行检测。在此过程中，笔者提出一定标准。如果航测比例控制在 1：500左右，其飞行高速将控制在300m之内;在实际测量中，将会出现0.5平方公里重叠现象;建议采取WGS84坐标;结合精度要求，像控点数量应大于18个;像控点和测量外围最大距离不小于450m。在实际摄像中，摄像要求为真色彩数字摄像，航测拍摄的照片在色彩上应做好分布均匀，不管是明亮度，还是饱和度，都要满足公路检测要求。

（四）内业数据处理

内业数据处理作为区分无人机影像技术能否成为高速公路检测结果的最终环节。现阶段，市场中数据处理一般由商业软件来进行，以Pix4Dmapper 为例，本文将进一步分析内部数据处理模块。首先，初始数据准备，其中包含航拍获取的影像数据、像控点数据以及POS 数据。通过对数据筛查，清除不满足检测保准的数据，整理数据，提高数据有效性。通过建立数据处理系统，将POS 数据导入其中，建立POS 数据坐标。在像控点编辑器的作用下，及时找出控制点信息，根据已经获取的POS 数据进行空中三角测量运算。在分辨率和精准性上，需要利用三维点云技术来保证DEM 与 DOM 数据的精准性。在完成空中三角测量工作以后，形成正射影像，建立高速公路初始道路信息图表，调整变形、错位图像信息。

三、无人机影像在高速公路检测中的应用建议

（一）做好准备工作

在使用无人机影像技术进行高速公路检测时，应做好前期准备工作，无人机在执行现场航飞作业过程中，需要提前对检测区域地质情况、自然环境进行调查，对待测区域已经形成的测量结果、数据和交通状况有一定认识后，根据待测区域周围情况设定控制点，并对其进行标记处理，对坐标信息等相关数据进行整合，确定待测区域地质情况、气候环境和基础设施分布情况等，便于检测作业航线设计和检测工作顺利进行[3]。

（二）合理分布控制点

选点工作人员在实习选点以及埋石作业过程中，需要结合工作任务做好相关数据采集工作，其中包含测量区域1：50000或者更大比例尺寸的地形图，已经获取的各种类型平面控制点、水准点以及GPS 控制点等相关信息。对待测区域实际情况有深入了解，如交通状况、通信情况、供电运行、气候条件等，之后结合项目任务书、合同等进行工程设计。在像控点分布过程中，需要注意待测区域和周围无人机起降场地实际情况，具体要求在于：场地远离人口密集区域、高楼大厦、高压线等，要求地势平稳;周围无机场、军事敏感区域，或者给无人机通信带来影响的干扰源。为了能够对高速公路全区域图像拼接的接边误差进行控制，需要采用 RTK 仪器等设备沿着高速公路两侧设有控制点，控制点数量不少于25个，这样才能对所有影像信息进行判断和调整。

（三）实施现场航拍作业

在利用无人机影像设备进行航空拍摄过程中，地面监控工作人员需要无时无刻对无人机飞行高度、飞行轨迹和飞行速度进行监控，如果存在异常现象，要求其及时返航。无人机在完成航拍任务以后，监控工作人员应提前做好降落准备工作，在操控手的作用下对无人机降落进行遥控。在完成降落以后，对无人机拍摄的照片和飞行器运行情况进行检测评估，注意导出和检测影像数据，根据贴现率和姿态判断是否需要重新飞行。以某高速公路检测工作为例，一共获取的影像照片1023幅，航测高度为440m，航向重叠度为75，旁向重叠度为45%，获得影像地面分辨率是65mm。

（四）做好数据处理工作

内业数据处理作为无人机低空遥感应用的关键所在，需要借助商业软件来实现该工作。以某公司涉及的无人机后期处理软件Pix4Dmapper 为例，数据处理流程如下：首先，资料准备，其中包含影像数据、POS 数据和控制数据，保证各项数据的真实性和精准性，检查获取影像数据质量，是否存在质量不合格照片，其中包含倾斜度高的照片。并且，检查POS 数据文件，也就是检查航带变化位置照片，避免POS 数据中照片号和影像数据照片号不相符，发生不对应的状况。基于此，在数据处理过程中，需要建立一个工程，将POS 数据导入其中，设立POS 数据坐标[4]。其次，利用像控点编辑器确定控制点，并把控制点在照片中显示出来，获取的控制点需要根据pos 数据进行控三运算，获取每张航拍影像的精准外方位元素和加密点坐标。最后，做好点云加密处理工作，通过采取pix4Dmapper 高级算法可以计算每个像元高程数据，形成三维点云，以此保证数据高层模型DEM及数字正射影像图DOM分辨率。

四、结束语

总而言之，在高速公路检测过程中，把无人机影像技术应用其中，有着广阔的发展前景，和传统检测技术比较，有着无法比拟的优势。通过使用无人机影像技术，能够改善公路检测质量，保证检测效率，对促进我国高速公路检测事业发展有着重要意义。

参考文献：

[1]何涛.无人机影像在高速公路检测中的应用分析[J].中国设备工程，2019（20）：108-109.

[2]李松峰，凌爱波，朱蕾，朱志超.复杂地质环境下高速公路施工无人机影像监控技术研究[J].机械设计与制造工程，2019，48（10）：51-54.

[3]冯瑶.无人机航测技术在高速公路勘测及辅助选线中的应用分析[J].四川水泥，2019（05）：51.

[4]肖新尚.无人机航测技术在高速公路勘测及辅助选线中的应用[J].科技创新与应用，2019（09）：164-165.