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无人机测绘成果在公路测量中的应用研究

发表时间：2020/10/23 来源：《基层建设》2020年第19期作者：刘洁

[导读] 摘要：随着我国工程建设发展，公路测量技术要求愈来愈高。无人机设备由于功能多样、机动灵活、成本较低、快捷方便等优势，可以适应多种环境如小区域范围快速成像。

        河南经拓测绘技术服务有限公司河南洛阳 471000
        摘要：随着我国工程建设发展，公路测量技术要求愈来愈高。无人机设备由于功能多样、机动灵活、成本较低、快捷方便等优势，可以适应多种环境如小区域范围快速成像。在公路测量工程中得到了广泛的应用，已经慢慢发展成为公路工程数据测量工作的重要方法。
        关键词：公路测量；无人机测绘；应用研究
        引言：我国传统公路工程的测量工作中，测量方式经常会受到地理条件、环境因素以及公路里程等因素的影响，造成整个测量工作的精确度下降，并且公路工程沿线的地质条件复杂多样，使得整个测量工作的周期较长、劳动强度较大，同时测量工作效率较低，无法有效满足我国高速公路快速建设发展的工作目标。无人机设备的体积更小、前期的成本投入更低、灵活程度较高，在地形测量工作中具有多样化的测量工作优势，为公路测量工程提供了较多的便利。
        1无人机测绘技术在公路测量中的应用优势
        1.1公路测量数据精准
        无人机航测技术可以保证公路测量数据的真实性和精准性。例如在偏远山区进行测绘时候，可以采用最快的速度获得测绘资料，进而应用航测。为了保证航测技术的精度和质量，要采用GPS测绘技术获得区域内标志点精准坐标。无人机技术是借助通信技术、摄影测量技术和无人机技术多项融合，通过高分辨率的数码相机来获得测量点实际路况，用数据分析的方式为检测对象提供有相应技术志诚目前来看，无人机技术对我国公路测量提供了有效的数据，且促进我国公路工程建设发展质量，合理运用无人机技术，可而加强我国公路工程经济建设发展，简化测绘难度。
        1.2适应于特殊地形测绘
        我们国家面积辽阔，地形和气候复杂，很多区域常年受积雪、云层等因素影响，导致卫星遥感数据的采集受一定限制。传统的大飞机航飞国家有规定和限制，如航高大于5000m，这样就不可避免的存在云层的影响，妨碍成图质量。另外还有一定的危险，在边境地区也存在边防的问题[1]。对比之下，无人机测绘技术很好的解决了这些问题，可及时控制航测结果，保证测绘成像质量不受时间和空间限制，让其成像质量、精度和效果都大于飞机航拍。
        1.3操作简单
        无人机技术对空间环境要求不高，其可以实现低空飞行，该技术受到气候环境影响小，且空域申请便利，可以在较为平整的路面实现起降功能，且在获取航拍影像时候可不考虑飞行环境的影响。该技术对空间环境的要求以及气象条件要求不高，可以切实解决人工勘测无法检测的环境。多可应用公路测量中的路线研究，地理勘测等。从无人机使用和后期检测结果分析，无人机升空仅需要15分钟，且针对任务要求可以获得数十到两百平米的航测数据[2]。
        2.无人机测绘成果在公路测量中的应用
        2.1相机的检校与像控点的布设
        在当下使用无人机技术来进行航测的过程中，其最为重要的工作之一就是在使用前对无人机的像控点进行布设，并且需要对无人机中的相机进行检校，所谓像控点的布设其主要指的就是在进行拍照之前将无人机需要拍照的位置进行固定。由此可见，无人机的像控点布设对于无人机所拍摄的公路的地形质量有着非常直接的影响，如果像控点布置出现错误，那么无人机所拍摄出的照片就失去了分析的意义。目前来看，在我国当前无人机测绘技术的发展过程当中，对于无人机的像控点布布设问题其布设的准确度还需要我们对其进行进一步的完善和提高。在对像控点布设准确度进行提高的过程中，其最为有效的一个措施就是利用我国的先进且科学的卫星定位这一技术，应用这一技术可以更加精准的将无人机的像控点进行布设。

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        2.2公路断面测量
        在一些高等级的公路横断面测量工作中，测量方法使用的是水准仪、皮尺法以及全站以相对高差法。现阶段，无人机摄影测量数字高程模型当中，存在明显的地表裸露和地表测量偏差问题，平坦区域的测量偏差在±0.2 m左右，但是依照图示当中的测量数据结果来看，在一些地表植被丰富以及存在大量人工构造物和坡度变化较大的区域，在实际的测量工作中误差相对较大，已经超过了标准的公路测量规范工作要求，因此在测量的范围和精确度上受到了明显的限制。当新建的公路路线经过一些植被比较稀疏、地势比较平坦的区域，对于横断面的测量工作，可以使用无人机航空摄影测量工作方法，这种测量工作方式可以有效满足新建公路地形勘察以及各个环节测量工作的精度要求。在施工图的设计工作过程中，必须要在外部环境对DEM数据进行实时性收集和检查，如果新建公路路段经过一些植被比较茂密、地势起伏较大，或者存在诸多沟壑的区域，则可以使用传统的测量工作方法来将这个问题加以解决[3]。
        2.3航空摄影
        在对无人机的像控点布设确定完成之后，我们需要做的就是在其相应的像控点上来进行无人机的摄影工作。无人机的摄像工作是无人机航测过程中一项十分重要的内容，在进行这项工作的过程中，首先要做的就是对无人机中的内部进行相应的定位工作，保证内部系统的定位没有出现任何的问题，其次需要做的就是找到一个精确的、固定的像控点[4]。在无人机到达之前所确定的像控点的时候需要做的是对无人机进行多次的调试，直到确保无人机所拍摄的公路影像是完全清晰有效的，这样无人机在之后的工作过程中所拍摄的影像才是有效的，可以进行分析和处理的。
        2.4数字高程模型
        数字高程模型也称之为DEM，在具体的应用过程中主要是应用有限的地形条件数据，对地形表面的曲面环境进行数字化模拟和分析，通过数字信息的方式来对地面表面的形态进行表达。通过一组有序的矩阵表现形式，为地面测量区域的建筑结构提供出相应的结构模型参考，同时也是数字地形模型建设工作的一个重要分支，其他类型的测量工作模型都可以通过各种地形特征衍生而来。通常情况下DTM可以有效描述地面测量高程和涵盖在内的各种地形条件因子，比如地表面的坡度、坡向以及坡度的变化频率等，可以通过内在的线性和非线性组合在三维空间当中进行模拟和分布，对于DEM技术模型来讲，并不是一种单纯的数字化模型描述结构，对于地形的空间分布、地貌模型以及坡度、变化率等相关地貌特征，可以在DEM的基础之上加以实现。当前无人机航空摄影测量技术DEM重要的技术获取手段，在具体的工作过程中更加简单高效，并没有明显的真空区域，对于地面结构内部存在的植被覆盖区，在测量工作过程中，通过传统的航测影像无法准确获取树林内部的地面监测点。无人机航测数据也存在相同的问题，要想有效解决这一问题，可以使用点云处理软件对树林覆盖区域范围内的原始点位来进行云分类[5]。
        结束语
        综上所述，无人机测量技术具有高灵活、适用范围广泛、检测时间周期短和工作应用成本低等优势，可优化传统测绘生产技术，在各大工程建设过程中应用非常广泛，具有较高的测量精确度以及测量工作效率，有效缩短了公路设计工作的外业勘测周期，同时优化了公路设计方案。在很大程度上降低了工程单位测量工作人力和物力的消耗量，为人们提供了较多的便利，值得相关单位研究推广。
        参考文献：
        [1]张加林.无人机测绘成果在公路测量中的应用探究[J].居舍，2019（25）：192.
        [2]冯谊.测绘新技术在公路测量中的应用研究运用[J].智能城市，2019，5（12）：64-65.
        [3]叶国锋.无人机摄影测量技术在数字化地形测量中的应用[J].河南建材，2019，14（6）：56-57.
        [4]马雅雅.无人机摄影测量的应用及发展前景[J].区域治理，2019，73（38）：155-157.
        [5]马山松.无人机测绘成果在公路测量中的应用及分析[J].测绘与空间地理信息，2018，41（4）：199-201.