無人機(jī)航測技術(shù)在高速公路勘測及輔助選線中的應(yīng)用

肖新尚

摘? 要：無人機(jī)低空航測彌補(bǔ)了傳統(tǒng)大飛機(jī)航空攝影測量在影像分辨率、地物幾何精度、飛行成本方面所存在問題，其在高速公路勘測與輔助選線中的應(yīng)用，大大提升了勘測效率，增強(qiáng)選線的科學(xué)性。文章立足工程實(shí)際，對(duì)無人機(jī)航測技術(shù)的應(yīng)用方式進(jìn)行全方位探討，以期為后續(xù)相關(guān)實(shí)踐工作的開展提供理論參考。

關(guān)鍵詞：高速公路勘測;無人機(jī)低空航攝;影像分辨率;輔助選線

中圖分類號(hào)：U412 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）09-0164-02

Abstract： UAV low altitude aerial survey makes up for the problems existing in traditional large aircraft aerial photogrammetry in image resolution， geometric accuracy of ground objects and flight cost. its application in highway survey and auxiliary route selection has greatly improved the survey efficiency and enhanced the scientific nature of line selection. Based on the engineering practice， this paper discusses the application of UAV aerial survey technology in an all-round way， in order to provide theoretical reference for the follow-up related practical work.

Keywords： highway survey; UAV low altitude aerial photography; image resolution; auxiliary route selection

為確保高速公路質(zhì)量，構(gòu)建完善的輔助設(shè)施，施工單位在勘測與輔助選線環(huán)節(jié)對(duì)于施工區(qū)域影像資料的分辨率有著極高的要求，以影像資料為基礎(chǔ)，開展三維模型的搭建，為高速公路勘測以及輔助選線決策工作提供數(shù)據(jù)支持。

1 無人機(jī)航測基本流程

對(duì)無人機(jī)航測基本流程的梳理，幫助技術(shù)人員從整體上，更加準(zhǔn)確地把握無人機(jī)航測技術(shù)的特點(diǎn)以及技術(shù)特性，為后續(xù)其在高速公路勘測以及輔助選線環(huán)節(jié)中的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

無人機(jī)航測技術(shù)依托于無人機(jī)技術(shù)、數(shù)碼相機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在小范圍區(qū)域內(nèi)高分辨路影像資料的獲取，目前無人機(jī)航測技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于基礎(chǔ)測繪、土地資源勘測等多個(gè)領(lǐng)域，其作為現(xiàn)有航空攝影測量的有益補(bǔ)充，大大提升了航空測量的效率，無人機(jī)航測加之使用的技術(shù)較為成熟，成本較低，較好地滿足了實(shí)際的使用需求。

2 無人機(jī)航測技術(shù)在高速公路勘測中的應(yīng)用

無人機(jī)航測技術(shù)在高速公路勘測中應(yīng)用，要求技術(shù)人員結(jié)合航測基本流程，根據(jù)勘測區(qū)域的特點(diǎn)，靈活調(diào)整應(yīng)用方案，確保無人機(jī)航測技術(shù)優(yōu)勢的有效發(fā)揮。

基于現(xiàn)階段高速公路勘測環(huán)節(jié)無人機(jī)航測技術(shù)使用經(jīng)驗(yàn)不足，應(yīng)用水平較低的情況，在研究過程中，結(jié)合案例，從實(shí)踐環(huán)節(jié)出發(fā)，梳理無人機(jī)航測技術(shù)的應(yīng)用流程，明確應(yīng)用重難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)其在高速公路勘測中的合理使用。某高速公路長度為50km，寬度400m，其中平原段長度為24km，山區(qū)路段長度26km，山區(qū)路段與平原路之間的高差為550m，如果采取傳統(tǒng)的高速公路勘測方式，難以按照設(shè)定的精度與要求的時(shí)間完成相關(guān)測量工作。在實(shí)際的技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)，根據(jù)高速公路設(shè)計(jì)意圖，組織人員實(shí)地進(jìn)行像控點(diǎn)的確定與測量。在這一過程中，考慮數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及定位需求，采取了CORS系統(tǒng)，完成對(duì)測量參數(shù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)變，將像控點(diǎn)進(jìn)行電子刺點(diǎn)處理，既確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，又在很大程度上，提升了安全性，避免數(shù)據(jù)丟失的情況出現(xiàn)。在數(shù)碼相機(jī)使用過程中，給予數(shù)碼相機(jī)的特點(diǎn)，采取后方交會(huì)法，對(duì)相機(jī)內(nèi)外的方位進(jìn)行調(diào)整，確保數(shù)碼相機(jī)的影像獲取能力，通過算法，也使得數(shù)碼相機(jī)在拍攝過程中，產(chǎn)生的光學(xué)畸變得以糾正，數(shù)碼影像更為真實(shí)，同時(shí)也為后續(xù)分辨率的提升以及各類算法的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在無人機(jī)航測中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵照《低空數(shù)字航空攝影規(guī)范》的相關(guān)要求，結(jié)合實(shí)際的勘測需要，對(duì)地面的分辨率、航高以及飛行路線進(jìn)行設(shè)計(jì)，基于影像資料的獲取要求，在完成上述工作后，還需結(jié)合地形情況，對(duì)無人機(jī)的曝光間隔以及航線間隔進(jìn)行設(shè)置，確保航空拍攝的重疊度處于合理的區(qū)間范圍內(nèi)。根據(jù)要求，結(jié)合實(shí)際情況，最終確定某高速公路項(xiàng)目，其航高為600m，航向重疊度為74%，影像分辨率為7cm，在勘測過程中，共拍攝1129張照片，順利完成航拍工作。在完成影像資料的獲取之后，根據(jù)工作流程，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行內(nèi)業(yè)加密處理，借助于畸變糾正程序，對(duì)高速公路勘測區(qū)域內(nèi)拍攝的影像資料進(jìn)行畸變差改正，采取無控自由網(wǎng)平差的方式，進(jìn)行三角測量平差。在實(shí)際的操作過程中，應(yīng)當(dāng)提前進(jìn)行航線的預(yù)處理，預(yù)留三處空白航線，在自動(dòng)挑出差點(diǎn)后，再確定各個(gè)同名點(diǎn)后，進(jìn)行相應(yīng)的檢測評(píng)估，一旦發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)的情況，則可采取相應(yīng)的技術(shù)手段，進(jìn)行漏點(diǎn)連接處理，避免出現(xiàn)空白的情況，在一定程度上，也提升了后續(xù)三位模型構(gòu)建的準(zhǔn)確性。在完成上述操作后，使用加密軟件，對(duì)無人機(jī)航測區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)平差處理，確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。出于高速公路勘測的需要，在完成內(nèi)業(yè)加密處理之后，還可使用DEM進(jìn)行獲取正射影像，生成一定數(shù)量的三維點(diǎn)，完成對(duì)地形要素的集中展示，并在此技術(shù)上，進(jìn)行各類地理要素的疊加，形成可視化模型，完成高速公路勘測工作，同時(shí)也為后續(xù)輔助選線提供了數(shù)據(jù)參考。

3 無人機(jī)航測技術(shù)在高速公路輔助選線中的應(yīng)用

為了確保輔助選線的科學(xué)性，在決策之前，有必要通過無人機(jī)航測技術(shù)，獲取必要的數(shù)據(jù)信息，結(jié)合輔助選線設(shè)計(jì)目標(biāo)，進(jìn)行選線模型的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)高速公路輔助選線方案的最優(yōu)化。

3.1 高速公路輔助選線的目標(biāo)

在過往高速公路輔助選線過程中，往往需結(jié)合地形圖、影像圖等，在平面圖上進(jìn)行輔助線路的設(shè)計(jì)工作，這種選線方式，對(duì)于平原地段高速公路輔助選線有著較大的幫助，但是在地形起伏較大的山地地段，高速公路的隧道口、高架橋輔助選線難度較大，傳統(tǒng)的選線方式無法滿足實(shí)際的使用需求。為了有效應(yīng)對(duì)這一情況，嘗試將無人機(jī)航測技術(shù)引入到輔助選線之中，嘗試借助于現(xiàn)代化的技術(shù)手段，適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的高度公路輔助選工作開展的客觀要求。在這一思路的指導(dǎo)下，明確高速公路輔助選線的總體目標(biāo)，從底層三維做起，從底層到上層，進(jìn)行自主開發(fā)的方式，結(jié)合高速公路施工區(qū)域的實(shí)際，從三維表現(xiàn)、快速建模、地形編輯等幾個(gè)方面入手，構(gòu)建起三維輔助選線機(jī)制。

3.2 高速公路輔助選線技術(shù)應(yīng)用

在高速公路輔助選線技術(shù)應(yīng)用過程中，應(yīng)當(dāng)基于輔助選線的目標(biāo)定位，以科學(xué)性原則、實(shí)用性原則為框架，在現(xiàn)有的技術(shù)手段下，扎實(shí)開展技術(shù)應(yīng)用工作。在整個(gè)選線建模環(huán)節(jié)，可充分借助于VR技術(shù)，不斷提升高速公路勘測數(shù)據(jù)的處理精度與效率，使用3DMax等三維建模軟件，完成無人機(jī)航測系統(tǒng)的搭建，形成開放式的系統(tǒng)平臺(tái)。在框架搭建完成之后，可使用自適應(yīng)LOD、智能權(quán)重等算法，進(jìn)行數(shù)據(jù)的優(yōu)化處理，對(duì)錯(cuò)誤信息進(jìn)行剔除，同時(shí)也在一定程度上，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。為了確保高速公路輔助選線工作的順利完成，還有必要借助于海量地理數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)控技術(shù)，對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)航拍影像資料的快速高效處理。

3.3 高速公路輔助選線決策功能的設(shè)置

高速公路輔助選線決策工作的開展，需根據(jù)實(shí)際需要，進(jìn)行必要的功能模塊設(shè)置，從決策系統(tǒng)多源數(shù)據(jù)疊加、輔助選線決策、輔助選線方案生成等幾個(gè)方面入手，有序開展相關(guān)工作，以確保高速公路道路選型工作的順利進(jìn)行，同時(shí)將地理信息數(shù)據(jù)、建筑物模型、三維仿真數(shù)據(jù)，通過轉(zhuǎn)化達(dá)到直觀化呈現(xiàn)的效果，并完成對(duì)高程信息的附著添加，構(gòu)建起立體化仿真模型，對(duì)高速公路輔助選線人員提供了更為全面的指導(dǎo)，切實(shí)增強(qiáng)輔助選線決策的針對(duì)性。在輔助選線環(huán)節(jié)，根據(jù)高速公路的施工要求，基于實(shí)際的工作要求，技術(shù)人員在現(xiàn)有的技術(shù)框架下，可進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)拓展，生成三維效果圖，進(jìn)而形成具有可操作性的高速公路輔助選線報(bào)告，為后續(xù)高速公路的設(shè)計(jì)、施工活動(dòng)的開展提供依據(jù)。

4 結(jié)束語

無人機(jī)航測技術(shù)，對(duì)于高速公路勘測以及輔助選線工作有著極大的提升，本文在分析無人機(jī)航測技術(shù)流程的基礎(chǔ)上，從勘測、輔助選線兩個(gè)維度，開展無人機(jī)航測技術(shù)應(yīng)用方案的探討，以期逐步構(gòu)建起完備高效的高速公路設(shè)計(jì)新模式。

參考文獻(xiàn)：

[1]李輝.無人機(jī)航測在高速公路勘測中的應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)性分析[J].價(jià)值工程，2016.

[2]張寧，楊潤書，甘淑.山區(qū)高速公路帶狀測區(qū)應(yīng)用無人機(jī)航測技術(shù)研究[J].軟件導(dǎo)刊，2018.

[3]張佳偉，李勇華.無人機(jī)低空攝影測量在城市測繪保障中的應(yīng)用研究[J].建材與裝飾，2016（02）.