公路工程测量中无人机测绘技术的应用研究

冀念芬、王成志

（1.甘肃工业职业技术学院，甘肃 天水 741025；2.三和数码测绘院，甘肃 天水 741025）

0 引言

我国现阶段针对公路工程的测绘涵盖了多种测量方法，比如传统航空测量法、RTK 测量法，还有应用较多的全站仪测量法。其中RTK 测量法、全站仪测量法在实际应用过程中，往往需要耗费较多的人力资源和物力支持，若是公路建设区域有较多的建筑物、地况复杂，很难保证测量工作的精准性。而传统航空测量法由于造价高、机动性不足，也会受到天气因素影响，并不适用所有情况。对比之下，无人机测量技术的应用凸显出较大优势，本文对此展开深入分析，希望可以为更多公路工程测量提供参考，借此推动我国公路工程建设的良性发展。

1 无人机测绘技术概述

近几年，随着我国城市化建设进程的持续发展，公路工程建设日益推进，项目数量逐渐增多，而工程测绘作为其中的关键环节，将其与无人机测绘技术相融合，有助于进一步强化工程测绘技术，对推动我国建筑领域工程测量整体水平和质量具有重要意义。无人机测绘技术，是利用无人机设备、高清数码相机以及其他遥感设备等，采集地面信息后利用计算机完成制图。作为一种新型测绘技术，无人机测绘技术在实际使用过程中，不仅成型准确，同时，也无需较长的拍摄周期便可完成工程测量，将其应用到公路工程施工建设中极具优势，整体发展前景良好[1]。

2 公路工程测量中无人机技术的优势

2.1 满足复杂地形测绘需求

我国国土面积辽阔，但地形、地势条件以及气候环境等情况较为复杂，再加上部分地区由于常年受到自然气候等因素影响，致使很难实现高质量卫星遥感数据采集。根据以往关于大飞机航飞的相关规定来看，如航高超出5000m，极易受到云层影响，进而直接影响到成图质量，除此之外，也存在一定危险，尤其是边境边防问题。而引入无人机测绘技术后，能够及时把控航测结果，从而确保测绘成像质量，即便是在任何时间、空间环境中，都可以保证图像质量，使得测绘精度、效果达到预期效果。

2.2 实践操作简单便捷

在公路工程测量中应用无人机测绘技术，并没有较高的空间环境要求，由于无人机本身结构简单、质量轻便，可以满足低空飞行需求。与此同时，无人机测绘过程中也并不会受到气候环境的影响，通过飞行空域申请后，便可实现自由飞行。此外，在实际应用过程中，无人机起飞并不需要专业的场地，即便不是平整路面也可以顺利完成起降。根据无人机测绘实践情况看，并没有较高的空间环境、气象条件要求，只需要根据公路工程测量现场实际需求，合理设置测绘路线即可。

2.3 能够获得较为精准的测量数据

无人机测绘技术的应用，除了能解决以往复杂公路测量问题之外，还可以确保公路测量数据的真实性、精准性。比如，一些环境复杂、偏远的山区，可以借助无人机测绘技术在短时间内获得测绘资料，合理应用航测[2]。与此同时，也可以利用GPS 测绘技术，准确获得区域内标志点，进而确保航测技术精度，保证测绘质量。无人机技术主要就是利用摄影测量技术、无人机技术、通信技术等，在较高分辨率数码相机作用下，准确获得测量点实际情况，而后再分析数据，辅助检测对象完成测量工作。由此可见，在公路工程建设中应用无人机技术，从根本上降低了工程测量测绘工作难度，有助于全面提升我国公路整体建设水平，进一步推进公路工程经济建设发展。

3 公路工程测量中无人机具体实操流程

3.1 做好施工前相关准备工作

在公路工程测量施工前，为保证测量顺利进行，应当做好施工前的准备工作，一是做好线控点布置，二是校对检查好相机。在实际航测施工过程中，相关人员需要结合公路测量现场实际情况，合理布设测控点，保证测绘相机设备功能正常，进而满足后续测量测绘要求。在具体实践中，对于像控点的布设，需要相关人员提前明确具体的控制点位，用于辅助后期航测工作，由此可见，无人机像控点的布置具有一定的灵活性，所以，在实际应用中，可以实现对公路不同地段进行分段测绘，获取到更加全面的测绘数据，有助于了解地形结构[3]。当然，合理、正确的布设线控点是前提基础，不然会直接影响到无人机拍摄结果的准确性。现阶段，根据我国无人机测绘技术发展应用实践情况看，仍然需要全面核对无人机线控点布置以及布设的准确性。随着卫星定位技术不断升级，若是将该技术运用到像控点布设工作中，可以在很大程度上提升工作效率，进而满足公路建设中测量施工需求，为相人员提供更加可靠的数据支持。

3.2 航测技术

针对无人机测绘技术的应用，其主要工作原理就是借助无人机摄像，获取较为精准的测量结果。在具体应用中，首要任务就是明确公路工程具体的测绘范围，然后进行全面检查、核对，保证航测可以与精准、固定的像控点对应，多次调整后，保证无人机航测获得的图像达到一定清晰度，进而获得较为精准的航测数据，为后期数据的使用提供科学的参考依据。根据公路工程测量中无人机测绘技术的实践应用看，由于相机精度、像素存在一定差异，所以，对应的测绘结果也存在相应的差异[4]。因此，应当在公路工程测量中不断加强精细化管理工作。为了进一步提升无人机测绘精度，应当择优选择高性能、高精准性的相机，确保拍摄获取的测量区域地形、地貌更加清晰、精准，进而为日后公路设计、分析工作提供精准数据支持。需要注意的是，由于不同地区之间情况的差异，为了防止测绘获取的数据受到环境影响，可以进行多次航测，尽量减小环境方面的影响。

3.3 绘制正射影像图

无人机完成航测后，会直接将测绘到的数据上传，整合成正射影像图。为便于后续使用，技术人员需要使用相应的软件，导入正射影像图并进行处理，完成数据修补后，可以将其与无人机航拍技术中的数据进行对比，以此来得到相应的三维控制点。而后相关工作人员运用这些控制点，完成电子数据统计、处理，最终生成精准正射影像图，为后续公路施工建设提供参考依据[4]。由此可见，必须确保测绘得到的图像与实际环境符合、准确有效，才能更好地应用到实际工程建设中，不然会直接影响到后续施工。因此，在应用无人机测绘技术过程中，必须保证图像的精准性、有效性，从而保证工程施工建设的精准性。

图1 无人机航测图

3.4 制作可视化模型

完成上述几个环节后，相关技术人员应当利用无人机测绘数据绘制工程测量区域的三维图，构建出更加直观的图像，借助可视化模型为公路工程施工建设提供更多的细节参考，同时，也促使施工建设人员在三维立体化空间中，及时发现施工问题，进行合理设计，进而为后续施工建设奠定基础。

4 无人机测绘技术在公路工程中的具体应用

4.1 空间加密计算

在公路工程测量中应用无人机测绘技术，空间加密计算，需要注意几点：

第一，必须保证数码相片的坐标残差达到有关标准。技术人员在实际计算过程中可以采用边框完成定向计算。此外，工作人员在校正坐标过程中，必须考虑到相点上的内侧坐标与主点位置的误差，若是发现存在一定的误差，或者发生大气折光，应当及时消除，工作人员可以运用自检校平差方法实现。

第二，而对于定向校平，工作人员应当注意把控好各连接点均匀的分布，其中自动点的数量至少为30个。同时，在计算区域间、绝对定向平差时，工作人员可以对接边工作进行划分，分为3 个区域完成计算[5]。

第三，公路工程测量过程中，对于野外测图部分，一般都是进行全野外的刺点测图，补测与现状地物不相符的部分，并使用测标绘制到模型中。若是曲线之间距离小于5mm，应当运用首曲线插绘的方法，但对于具有较多植被的测量区域，可以利用植被高度进行调整。

第四，在测量过程中，工作人员需要准确测绘出测图范围内的架空管线、各级道路、独立地物等，同时，还要准确划分出周边土地、植被、经济林、用材林区，此外，还要明确标记出水山、旱山、蔬菜果园等区域，主要目的就是方便日后公路施工建设。

第五，完成相关测量后，工作人员需要对矢量地形图进行格式转换，并通过CASS 软件系统，最终转化为地形图格式。

4.2 航空摄影及测控

无人机测绘技术实际应用中，对于线路的测控，需要把控好以下几点：

首先，为了保证测绘数据的准确性，工作人员应当运用全站仪导线和GLASS 静态结合的方式，按照每5km 的路段，布设一对四等的GPS 控制点，并在中间间距0.5km 的位置，完成一级导线点布设，最终组建成四等高程导线。

其次，为保证无人机测绘有效进行，工作人员需要结合公路工程测量区域实际情况合理设计航线，其中包含了飞行架次的设计，一般情况是4 个，并依照测量宽度完成。再次，对于公路工程测量施工，应当考虑到航拍条件，选择气候条件好、能见度高的天气进行，保证无人机拍摄效果，进而提升测量准确度。此外，在实际测量时，需要保证横向覆盖区域加宽到20%[6]，保证外延两条基线，同时，合理把控其分辨率在0.12m。而对于像片控制点的设计，工作人员应当按照1.5m 的方形图案绘制控制点标志，而后再运用三角符号图案完成对应的标记，为了让控制点更加醒目，设计人员可以采用黑白相间颜色喷绘，保证布设在像片控制点位置。

最后，如果公路工程测量区域对应的地形环境非常复杂，工作人员不仅要合理设置路线周边测控线路中线，同时，还应当合理布设布标，选用一般的正方形图案作为喷绘图案，主要目的就是便于无人机测绘时，系统可以自动完成准确校正。不仅如此，针对测绘控制点的测量，可以将全站仪、GLASS 静态测量作为导线开展测量，借此完成像片控制点的测量，从而进一步提高测量准确性，以此增强控制点的精度。

4.3 控制点布设

公路工程测量应用无人机测绘技术，必须高度重视像片控制点的测量和布设。在具体操作过程中，首先，工作人员可以运用1.5m 的方形木来绘制控制点的标注，这也是像片控制点的设计标准，最终将控制点绘制成三角形图案，按照上文提到的黑白相间颜色完成绘制。其次，针对像片控制点的布设，工作人员需要全面考虑到测量区域内树林、植被覆盖情况，若是相对密集，需要做好准备工作，防止后期图片成图精度不足。在具体操作过程中，工作人员需要在无人机航飞前，完成人工布标装设准备，一般情况下，布标主要运用规格为1.5×1.5m 的普通喷绘布完成制作，为了航拍时拍的照片中，标志物更加清晰，可以在上面喷绘2 个对顶黑色三角形。最后，在测量像片控制点过程中，应当合理选用RTK，GLASS 静态测量、GLASS 以及全站仪导线测量法完成。按照此种方式，有助于提高控制点精准性，进而更好地提高测量效率[7]。

5 结语

总而言之，在公路工程施工建设中，引入无人机测绘技术，有助于提高测绘水平，获取到最为真实、精准的公路工程测量数据。无人机测绘技术的应用，可以提升测绘速度、精准度，同时，还节省了人力、物力，在很大程度上保证了测绘人员人身安全，满足了复杂环境路段的作业需求。因此，在公路工程测量施工中，应当积极应用无人机测绘技术，发挥无人机精准测量优势，为公路工程项目建设提供精准的数据支持，进而逐步推进公路建设施工。