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无人机倾斜摄影测量在管道测绘中的运用

发表时间：2020/10/20 来源：《基层建设》2020年第19期作者：张志

[导读] 摘要：在现阶段的管道测绘项目工程实践中，运用无人机作为辅助的倾斜摄影测量手段逐渐得到推广。

        怀远县规划建筑设计院安徽怀远 233400
        摘要：在现阶段的管道测绘项目工程实践中，运用无人机作为辅助的倾斜摄影测量手段逐渐得到推广。管道测绘工程具有较为复杂的工程测点分布特征，因此如果局限于人工手段来实施管道测绘的各项基本操作，那么意味着管道测绘工程的总体资金成本将会较高，而且还会消耗较长的人工测绘操作时间。为此，工程测绘部门目前针对管道测绘工程有必要更新测绘操作方式，运用无人机的倾斜摄影测量手段来支撑测绘工程的进展，充分保证测绘统计数值的完整性。
        关键词：无人机倾斜摄影测量；管道测绘；运用要点
        倾斜摄影测量的基本含义在于搭建无人机的传感器搭载平台，确保自动化的工程测量传感器能覆盖于各个不同的建筑物测绘视角，收集得到完整与清晰的建筑物测绘信息与结论。近些年以来，管道测绘工程涉及的传统人工测绘手段不断得到优化与更新，测绘技术人员目前已经能做到借助倾斜摄影测量的自动化手段来完成全过程的管道测绘操作，对于测绘影像图形能够保证达到丰富与精确的效果。因此可以判断出，管道测绘工程领域的无人机倾斜摄影测量手段具有显著的测绘技术实施优势。
        一、无人机倾斜摄影测量的技术原理及系统总体结构
        运用无人机作为辅助测绘手段的倾斜摄影测量技术，主要是将各个不同方位角度的自动化传感器搭载于同个无人机平台，据此实现多个视角的工程影像采集目标，对于精确与完整的地物图像数据进行全面的收集获取。在此过程中，具有自动航拍功能的无人机系统可以完成倾斜角度以及垂直角度的物体图像拍摄处理，确保形成丰富程度更高的摄影测量数据结论[1]。
        从系统总体构成的角度来讲，运用无人机作为搭载支撑媒介的倾斜摄影测量系统至少需要包含倾斜摄影专用的自动化拍摄相机、无人机的搭载飞行装置、处理摄影数据的计算机软件部分。在上述的各个系统构成要素范围内，专门用于实施自动化航拍操作的拍摄相机目前可以划分为五相机以及三相机的两种航拍专用系统，两类系统都具有倾斜摄影的基本功能。此外，专门用于处理与汇总倾斜摄影数据的自动化软件包含很多的软件型号与种类，测绘技术人员对此需要结合地物测绘的流程与要求来进行选择。

        图为无人机倾斜摄影测量的三维立体工程测绘模型
        二、在管道测绘中运用无人机倾斜摄影测量技术的实例
        某输水管道的专用工程线路长达2.8km，管道建筑结构具有227m的带宽。具体对于以上的输水管道建筑物在实施航拍测量时，工程测量人员选择无人机作为必要的测量辅助设施，全面实施了倾斜摄影测量。在此前提下，工程测量人员借助于六旋翼的AC1200自动式无人机系统来拍摄倾斜角度以及垂直角度的管道地物影像，得到完整程度较高的测绘影像数据。对于飞行平台在进行全面搭载的前提下，总共实施了20分钟的250m高度自动式航拍操作，确保限定为2200m的最大航拍范围覆盖半径。
        工程测绘人员对于倾斜摄影的自动式航拍相机设备系统布置了倾斜摄影专用的四个摄像头以及垂直摄影专用的两个摄像头，控制在1500万个有效的CCD单个像素范围内。倾斜摄影的自动控制相机系统主要设计为定点曝光的航拍运行操作模式，控制于9.9mm的航拍相机焦距以及1.8kg的摄影相机系统自重限度内。对于管道工程的各项测绘数据在实施建模环节的操作处理时，主要选择Capture Smart系列的自动建模处理专用系统软件，充分保证达到50亿的像素点航拍处理数据总量标准[2]。
        三、在管道测绘中运用无人机倾斜摄影测量技术的具体实践要点
        目前很多管道建设工程所在的区域位置都具有相对复杂的区域地势特征，客观上决定了管道测绘工程需要借助于特定的自动处理设备才能予以完成。具体针对延伸长度较长的大型管道建筑物工程在实施自动化的摄影测量前提下，工程测量人员必须充分保证各项测量数据都能达到精准与完整的程度。在此基础上，现阶段关于管道测绘工程有必要明确如下的倾斜摄影测量操作要点：
        （一）设计航飞拍摄路径
        测绘技术人员针对航拍路径必须保证达到精准的效果，严格杜绝由于自动化的倾斜摄影拍摄路径存在误差，进而导致最终的无人机航拍数据产生偏差的后果。具体在设计航拍的完整飞行路径之前，工程技术人员首先必须全面考察测量地物所在区域的基本地势特征以及土壤条件特征，结合倾斜摄影测量所在区域的各个点位分布状态来完成航拍飞行路径的合理设计。经过上述的飞行路径优化设计与处理以后，应当可以充分保证经过航拍处理得到的各个倾斜角度摄影数据都能满足精确度的基本要求，有效防止产生摄影测量中的数值误差。
        （二）运用三维的自动化软件来构建摄影测量模型
        具有三维立体化构造的摄影测量模型能够保证覆盖于较大范围的摄影测量区域空间，有效满足了复杂程度较高的管道测量要求。与平面式的二维测绘工程结论图相比来讲，立体化的三维管线测绘图更加能够呈现管线分布区域的直观立体影像，便于工程设计部门以及工程技术人员精确掌握各个不同视角的管道工程特征。因此在实施倾斜摄影测量的具体过程与环节中，工程测量技术人员需要借助特定型号的系统软件设备来生成完整的立体化三维管线测绘模型，结合立体的三维模型分析数据来进行科学精确的管线工程特征判断。
        （三）生成立体的测图结论
        管线工程的测图数据结论重点体现为立体化的工程测绘图像，工程技术人员需要将计算机的专门测绘业务处理软件运用于立体测图结论的全面生成过程。在目前的现状下，工程测绘人员主要可以选择生成DEM的数字高程模型或者DOM的正射影像图形，并且还要经过后续的绘制管线地形图过程以及补充测量过程。运用无人机作为系统平台支撑的管线工程测绘流程可以确保达到更为精准的效果与程度，并且不会导致工程测绘人员忽视某些冲沟区域或者河流穿越区域的独特地质特征，严格保证航测结论的全面覆盖性。
        下表为无人机倾斜摄影测量的坐标系数据转换过程：
        表1 无人机倾斜摄影测量工程的坐标系数据转换

        结束语
        经过分析可见，运用无人机辅助实现工程倾斜摄影测量的做法在根本上消除了人工测绘误差，有助于测绘精准度的全面提高。目前在实施管道工程的测绘实践领域中，测绘技术人员正在逐步探索全新的测绘技术手段，旨在严格控制管道测绘中的基础数据误差，辅助实现最大化的管道项目工程建设效益。在此基础上，工程测绘技术人员有必要结合管道工程的测绘基本需求，合理选择倾斜摄影测量的工程自动化测绘手段与措施。
        参考文献：
        [1]李博，黄利军，罗伟国.无人机倾斜摄影测量在管道工程中的应用[J].勘察科学技术，2017（S1）：167-168+172.
        [2]薛立勇，王浩.关于旋翼无人机倾斜摄影测量在管道测绘中的运用分析[J].中国战略新兴产业，2017（12）：44+46.