序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的無人機攝影測量技術在道路工程中運用樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。

摘要:道路工程測量工作是道路工程建設規(guī)劃設計、施工建造、運營養(yǎng)護管理等各個階段的基礎工作和重要保障。為積極探索新技術、新工藝在道路工程測量中的應用，提升測量工作的質量與效益，結合道路工程建設特點，就道路工程測量技術的更新應用，推進測量工作效率提高、有效降低經(jīng)濟成本的同時，確保測量數(shù)據(jù)信息的質量進一步提升，展開具體的論述。首先，概述了無人機傾斜攝影測量技術基本特點;其次，結合實踐分析無人機傾斜攝影測量技術在道路工程測量中的應用要點;最后，提出無人機傾斜攝影測量技術應用中質量控制和管理方法。

關鍵詞:無人機;傾斜攝影測量技術;道路工程;測量

無人機傾斜攝影測量技術是近年來發(fā)展起來的一項新型技術，傾斜攝影測量不僅可以生成還原現(xiàn)實的真三維模型成果，帶有空間位置信息的可量測影像數(shù)據(jù)，可真實反映地物的外觀、位置、高度等屬性，還能生產輸出DSM、DOM、TDOM、DLG等多種數(shù)字化地理信息成果。無人機傾斜攝影測量適應各類復雜的野外環(huán)境，可快速采集影像數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全自動化三維建模，具有測量成本低、工期短、省人力、易轉場等特點。目前，此技術被廣泛應用到建設工程各個領域，在道路工程基礎設施建設各個階段中，也發(fā)揮著重要的作用。

1無人機傾斜攝影測量技術的基本特點

傳統(tǒng)的道路測量作業(yè)模式下，采取常規(guī)儀器+人工的方法，由于點多線長，需要布設一定等級和數(shù)量的測量控制點，工作效率的提升受到局限。從測量作業(yè)的方式分析，采用無人機傾斜攝影方法，可以實現(xiàn)“人在空中數(shù)據(jù)盡收”的效果，提高了測量工作的效率，極大限度替代人員地面測量作業(yè)，以及現(xiàn)場不利環(huán)境的影響，保障測量作業(yè)的質量。道路工程測量外業(yè)作業(yè)中，采用無人機作業(yè)、少量調繪輔助測量，充分利用GNSS-ＲTK輔助空中三角測量導航與定位，助力內外業(yè)數(shù)據(jù)資料采集工作的同時開展，最大限度減少對地面控制點的數(shù)量要求，不僅可以縮短外業(yè)作業(yè)時間，更重要的是做到了充分利用現(xiàn)代先進技術、確保了測量數(shù)據(jù)的質量可靠，促進經(jīng)濟效益、社會效益全面提升。

2實例分析道路工程無人機傾斜攝影測量技術的應用

2．1案例概述

以某道路工程項目為例，帶狀測區(qū)長度為1km、寬度為70m，面積為0．07km2，測區(qū)內地物地貌復雜，若采用人工+常規(guī)儀器的測量方法，需要花費大量人力、物力和時間。采用了無人機傾斜攝影測量技術，通過基礎資料、技術資料收集、現(xiàn)場踏勘調查，獲得完整翔實基礎的數(shù)據(jù)和資料，制訂科學合理測量技術方案、規(guī)劃設計飛行路線，保障了測區(qū)的全面覆蓋，為后續(xù)工作提供可靠保障。現(xiàn)結合工程實踐，進行具體分析。

2．2測量方案分析

本次測量外業(yè)數(shù)據(jù)信息的采集，采用無人機傾斜攝影方法，使用了大疆經(jīng)緯M300ＲTK無人機，配置了睿鉑D2-PSDK五鏡頭，五鏡頭的基本參數(shù)如下:(1)外形尺寸大小為190mm×180mm×80mm;(2)相機整體重量為850g;(3)傳感器尺寸為23．5mm×15．6mm;(4)相機總像素≥12mp;(5)其他參數(shù)。內業(yè)數(shù)據(jù)信息的處理使用的是Smart3D三維建模軟件，DLG線劃圖的生產使用的是基于CAD平臺的南方測繪Cass3D專用軟件。結合現(xiàn)場實際情況，運用了部分人工測量調繪方法，使用SETIX全站儀，主要采集部分受遮擋嚴重的地物、地貌點平面與高程數(shù)據(jù)信息，比如大樹下的建筑物角點。為檢驗無人機傾斜攝影測量技術的應用效果，通過無人機傾斜攝影測量特征點的平面以及高程成果、基于Cass3D采集的特征點三維坐標與全站儀(或ＲTK)人工采集的相同特征點的三維坐標，展開數(shù)據(jù)對比分析、計算統(tǒng)計，進而評定測量成果的精度。

2．3測量作業(yè)的要點

2．3．1控制測量

道路工程測量作業(yè)中，平面控制測量的開展，采用的是網(wǎng)絡ＲTK技術手段。利用COＲS系統(tǒng)采集城市平面坐標控制點(x，y)，ＲTK平面控制點測量中設置流動站技術要點:(1)組織觀測作業(yè)前，對儀器設備進行初始化，進而獲得固定解，如果長時間無法得到固定解，可通過重啟儀器，之后開展初始化操作。(2)每次進行觀測作業(yè)前，均要進行流動站的重新初始化。(3)作業(yè)時如果出現(xiàn)衛(wèi)星信號失鎖的情況，則要重新初始化，完成重合點測量檢測，達到合格要求后再開展后續(xù)測量作業(yè)。(4)測量作業(yè)開展前，都要進行1個同等級或者高等級已知點的校驗和核查，平面坐標較差＜7cm。(5)使用的數(shù)據(jù)采集器設備設置控制點的單次觀測的平面收斂精度＜±2cm。(6)ＲTK平面控制點測量需使用三腳架加基座對點器架設流動站，必須嚴格對中和整平，觀測要求每次歷元數(shù)不少于20個，采樣間隔控制為2～5s，各測量的平面坐標較差＜±4cm。本次測量作業(yè)中高程控制測量，在滿足技術規(guī)范要求前提下，利用測區(qū)范圍內1個已知高等級高程控制點，結合像控點形成閉合水準線路，使用電子水準儀按照四等水準測量的方法觀測，水準線路長度為2．42km，實測高差閉合差為0．6mm。借助現(xiàn)有的高程控制點ＲTK數(shù)據(jù)信息，在市級測繪基準服務平臺COＲS精化出區(qū)域高程。為了對比無人機傾斜攝影測量技術與傳統(tǒng)人工測量模式的精度，作業(yè)時設置的控制點、像控點和檢核點，按照相同的方法進行測量。人工測量作業(yè)方法的應用，設置了4個控制點。航測像控點間距控制在150m左右，總計布置了6個，設置了6個像控檢查點。

2．3．2無人機傾斜攝影測量技術

道路工程測量作業(yè)中采用無人機傾斜攝影技術，根據(jù)測區(qū)范圍KML文件現(xiàn)場勘察，設置像控點和檢查點，結合實際情況規(guī)劃航線和航高，確定作業(yè)的方案。作業(yè)時基本參數(shù)設置如下:(1)航高設置為100m;(2)分辨率設置為13．7208mm/pixel;(3)航向重疊度為80%;(4)旁向重疊度為75%;(5)航線外擴測區(qū)1倍的航高即外擴100m?？傆嫴杉?345張影像資料。

2．3．3空中三角測量的計算

外業(yè)數(shù)據(jù)信息的采集完成后，使用SkyScanner導出傾斜相機原始數(shù)據(jù)，整理拍照位置信息和相機有關參數(shù)以及姿態(tài)矯正等數(shù)據(jù)，經(jīng)過整理之后按照要求一鍵導入瞰景Smart3D，開展空中三角測量的計算。一般來說，空中三角測量的計算主要分為兩次。在具體計算時按照以下流程:(1)第一次，采用姿態(tài)輔助平差模式，經(jīng)過計算后導入自定義坐標系文件，再導入像控點和檢查點，開展刺點工作。(2)完成上述操作后，啟動第二次空中三角測量的計算，以控制點平差方式進行計算，控制點、高程、檢查點的水平誤差，分別為8．4mm、0．7m、35mm?？罩腥菧y量的計算結果如下:(1)像控點誤差。三維誤差中位數(shù)為0．0084m;水平誤差中位數(shù)為0．0084m;高程誤差中位數(shù)為0．0007m。(2)檢查點誤差。三維誤差中位數(shù)為0．0347m;水平誤差中位數(shù)為0．0347m;高程誤差中位數(shù)為0．0003m。

2．3．4三維建模成果與DLG線劃圖生產

按照技術方案，三維重建結束后生成三維傾斜模型使用OSGB格式。OSGB成果導出后再使用Cass3D三維測圖軟件生成DLG線劃圖，并且提取道路房屋等地物特征點，比如人行道橫線角點和車行道可變車道角點等，按照均勻分布的原則提取，總計提取887個特征點。除此之外，還組織人工現(xiàn)場調繪測量獲得數(shù)據(jù)，開展對比分析。

2．4精度與效率

精度分析:(1)特征點分析。對使用三維模型提取的特征點，與人工全站儀設備測量結果，展開對比分析，經(jīng)過計算平面和高程中誤差分別為3．3cm、1．9cm。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，高程中誤差3cm以內的檢查點占據(jù)72%;5cm以內的檢查點占比為93%。(2)道路斷面數(shù)據(jù)對比分析。根據(jù)三維模型中提取斷面與人工作業(yè)測量的數(shù)據(jù)對比，斷面對比抽取兩處，實際測量寬度參數(shù)為12．10m與14．00m;三維模型量測參數(shù)分別為12．11m與14．01m，道路寬度差值以及斷面高程差值都為1cm左右，可以達到技術要求。測量作業(yè)的效率。使用無人機技術方案，外業(yè)作業(yè)配置兩名工作人員，像控、飛行作業(yè)2h;內業(yè)建模4．5h;三維測圖1．5h，總計花費8h。采取人工作業(yè)需要配置3名工作人員，2天15h完成外業(yè)作業(yè)，2h完成內業(yè)地形圖繪制。兩種方法對比，無人機作業(yè)的效率顯著高于人工作業(yè)。

3無人機傾斜攝影測量技術在道路工程測量中的應用策略

3．1優(yōu)選裝置與設備

道路工程測量中采用無人機傾斜攝影技術手段輔助作業(yè)，為了能夠保障測量工作的質量、安全以及效率，需要做好事前的各項準備工作。一般來說，測量作業(yè)離不開各類裝置和設備的支持，在選擇設備與裝置時需要做好對比分析，保證設備裝置的性能可以達到使用的要求［1］。目前，行業(yè)市場中出現(xiàn)了很多新產品和新裝置，能夠為無人機傾斜攝影作業(yè)的開展提供多樣化選擇，但部分產品具有缺陷和不足，工作人員要結合各類產品的特點，根據(jù)作業(yè)的需求，對設備的性能展開對比分析，選擇適宜的無人機類型，配置高性能攝影裝置。組織開展作業(yè)前，需要對使用的裝置和設備進行全面檢查，消除潛在的風險。在日常使用方面需要做好設備和裝置的維護檢修，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，保障作業(yè)的安全和效益［2］。

3．2構建完善的攝影系統(tǒng)

近年來，無人機傾斜攝影技術不斷升級，使得攝影功能更加豐富實用，能夠為測量作業(yè)提供更好的支持。為了發(fā)揮無人機傾斜攝影技術的應用價值，需要構建完善的航測系統(tǒng)。傳統(tǒng)的航空攝影技術應用，只能從垂直角度拍攝地物，采用新型技術手段通過搭載專業(yè)五鏡頭相機，能夠從多個角度采集影像資料，可以彌補傳統(tǒng)技術的不足［3］。目前，市場上的無人機類型很多，如果按照動力系統(tǒng)劃分，則可以劃分為內燃機動力無人機和電池動力無人機。在實際選擇時，需要圍繞無人機的載重、巡航速度以及續(xù)航時間等技術標準，做好相應的分析對比，選擇適宜的設備滿足作業(yè)要求。構建無人機傾斜攝影系統(tǒng)時，還需要考慮到相機的性能。在實際應用中根據(jù)道路測量作業(yè)的技術和質量要求，合理配置相機裝置，一般來說，可以選擇五鏡頭、三鏡頭或者雙鏡頭。

3．3設計科學合理的飛行航線

無人機傾斜攝影技術的應用需要制定科學完善的飛行航線，保證飛行的范圍能夠覆蓋整個測量區(qū)域，獲得完整的數(shù)據(jù)信息，在具體設計時需要確定航攝的高度，根據(jù)測量任務的具體要求，選擇地面分辨率，按照公式計算H=f×GSD/α。式中:H為飛行相對航高，單位m;f為攝影鏡頭的焦距，單位mm;α為像元尺寸，單位mm;GSD影像的地面分辨率，單位m。航向重疊度的設置一般應為60%～80%，最小不小于53%;旁向重疊度一般應為15%～60%，最小不小于8%。在進行方案設計時，需要結合區(qū)域內部的建筑物以及其他元素分布情況，選擇最佳的設計參數(shù)。測量區(qū)域內的建筑密集度高，則會影響到飛行的正常運行，如果設計的航線重疊度不足，那么在拍攝時很容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)信息質量不達標的情況。通常來說，影像重疊度越高，那么相同區(qū)域數(shù)據(jù)量就越大，而數(shù)據(jù)處理效率則越低。采取五向飛行，即對目標進行前、后、左、右、上五個方向航拍，前后左右航線的角度為約45°傾斜，上方航線為－90°正攝。按照測量技術及設計要求，像控點的目標影像應清晰，選擇在易于識別的細小現(xiàn)狀地物交點、明顯地物拐角點等位置固定且便于量測的地方。在具體設計時需要做好綜合分析，考量各類因素的不良影響，保證設計的參數(shù)能夠達到要求，每次飛行結束，對航向重疊、旁向重疊范圍保證等元素逐一檢查，對不符合要求的部分必須進行補攝或重攝。

3．4做好人員的培訓

無人機攝影測量技術具有較強的專業(yè)性，需要測量工作人員能夠掌握技術操作的方法和要點，嚴格按照技術標準開展各項工作。測量作業(yè)前，需要對參與測量工作的人員進行業(yè)務培訓，使其能夠掌握基本的理論知識和熟練的操作技能。測量工作人員在作業(yè)中必須按照技術標準和規(guī)范要求開展飛行測量，整個作業(yè)期間都必須做好飛行監(jiān)督檢查，及時發(fā)現(xiàn)和處理現(xiàn)場出現(xiàn)的問題。

結語

綜上所述，道路工程測量實踐中采用無人機傾斜攝影技術手段，具有技術先進、質量可靠、效率高等各個方面的優(yōu)勢，從項目測量實際分析，編制合理技術設計書、制定完善的飛行路線，選擇適宜的飛行裝置和設備，提高測量作業(yè)人員理論水平、操作技能，保障工程測量工作高效、有序化開展，切實保障測量結果的精確和真實。

作者：李輝 單位：湖南交通職業(yè)技術學院