陈立贵
（ 四川德阳 618000 ）
摘要：地表沉降观测一直是水利工程、岩土工程、市政工程等领域重点关注的内容。对地表沉降进行有效、准确的监测，可以提前预警地表沉降所引发的灾害，保护人们的生命财产安全。传统的地表沉降观测方法都是通过局部测量从而计算整体变形和全部土方量，效率低、成本高、存在测量盲区。近年来，倾斜摄影测量技术得到了飞速的发展，可以为研究区域提供低成本、高精度、可量测的实时地理信息数据，为地表沉降观测提供了新的方法。本文基于无人机倾斜摄影测量技术，提出了基于航测数据成果的地表沉降计算方法，提供了新的解决思路。通过监测南昌市九龙湖新区萍乡大街旁土坡，得到了该地区的影像数据，运用Pix4dmapper软件，生成了两次飞行的数字模型，并选取３个断面并对其沉降情况进行详细分析，给未来实际工程中的沉降观测工作提供了帮助。
关键词：无人机摄影；测量技术；地表沉降；
1引言
无人机摄影测量技术相比于传统的测量技术，能够更加快速、精确的获取地理信息数据，是未来测量技术发展的新方向。然而在实际沉降观测工程运用中，大家还是以传统观测手段（仪器测量法与三维扫描仪技术）为主。一是因为无人机摄影测量技术目前还没有普及，许多人认为新技术的学习成本偏高，二是因为目前该技术还没有足够的试验数据，来证明其能够应对各种测量工程。本文以南昌市九龙湖新区萍乡大街旁土坡为工程背景，使用大疆精灵4RTK型无人机、南方银河1 Plus型RTK和Pix4dmapper图形处理软件对其进行周期为一个月的两次沉降观测，并选取3个易出现沉降的断面，用Global mapper软件提取断面两次坐标，对三个断面的沉降情况加以叙述。验证了基于无人机摄影测量技术进行地表沉降观测的可行性。
2航测外业数据获取
2.1 测区概况
测区位于江西省南昌市九龙湖新区萍乡大街，为南昌市西南部，南昌市位于东经115°27'，至116°35'、北纬28°，至29°11’之间，地理位置在江西省中部，抚河、赣江的下游，都阳湖的西南岸。东连余干、东乡、南接临川、丰城、西靠高安、奉新、靖安，北与永修、都昌、都阳三县共都阳湖，南北最大纵距约121千米，东西最大横距约108千米，全境最高点梅岭主峰洗药湖中的洗药坞，海拔841.4米。全境以都阳湖平原为主，东南相对平坦，西北为丘陵。
2.2 像控点布设方案与实施
在测区内的控制点配置使用区域网平差法，并在测区选取一些具有明显特征的特殊点，经过实地的踏勘，我们选取了19个控制点，为了在影像中能快速找到像控点，我们设计了近50个人工标志，，像控点的布设原则如下:（1）在测区内配置像控点应该选择比较一些尖锐的标志物附近，可以提高成图精度。使用处理图片软件尽量选择规则的测区形状，然后将像控点均匀的配置在边缘。（2）像控点标识应该要选取一些能持久存在的东西，避免在后期的飞行中，像控点位置会发生位移变化，为了避免这个情况，我们可在标记点粘贴亮色胶布，或者放置人工标识等。（3）在进行飞行工作前，我们有必要进行现场踏勘，选取一些特殊点，例如旁边有特殊标志或是一些地形变化较大的地方，并且需要作业人员提供该标志处照片两张，辅助刺点时寻找像控点。（4）为了保证生产模型的精确性，不要在相片的边缘或者是测区边界配置像控点，影像畸变会导致在边缘区域，我们拍摄的照片与实际地形有较大的坐标误差，在刺点的操作中，很难通过人工方式去计算误差。（5）当像控点较多时，必须在照片上对此处点编号加以编辑，避免无法识别像控点。（6）布设完像控点后，需要对标记进行固定，避免标记位置在试验过程中发生变化。
3. 航测内业数据处理
3.1 像控点编辑
像控点刺点时，首先应在在raycloud编辑器中导入像控点POS数据，POS数据的内容从左至右，依次是序号，X, Y坐标与其高程值。完成数据导入后，软件会自动显示出可能包含这些坐标的像片，由于有一部分控制点相隔较近，无法简单的通过控制点配置的顺序判别其序号，我们结合在控制点量测时候拍摄的采集照片标记，找到所有的19个像控点。为了减少像片畸变和人工操作带来的误差，本文每个像控点刺5-8次。
3.2 空三解算与自动化处理
刺点完成后，保存于raycloud编辑器，软件会在引擎处理器中自动导入像控点数据，返回主页面，依据工程实际需求设置参数，参数设置完成后提交任务开始计算，Pix4D软件将依据设置自动完成空三解算、DOM. DSM和三维模型的生成，处理时间大约需要8个小时。
3.3 中误差分析
Pix4dmapper在空三工程计算的时候会自动生产质量报告，包含控制点精度、像片处理质量、计算误差等。在本次计算工程中，平均地面分辨率为36.3217毫米每像素，共导入像片数1057，根据质量报告显示，所有像片均完成计算，没有丢失。在精度比对试验中，计算像控点坐标误差，是最直接也是最简单的途径，本文采用的Pix4dmapper软件它能够根据己导入的像控点坐标数据，与计算后提取模型数据比对，会生成像控点的水平误差与垂直误差。
4. 位移沉降分析
本次作业首次飞行时间为2019年11月6日，第二次飞行时间为2019年12月6日，监测周期为一个月。一般来说，堆土本身由于重力以及内部有较大空隙，在无外力因素影响的情况下，也会有较大幅的沉降，本文选取的测区土坡旁萍乡大街正处于路面铺装阶段，同时由于作业周期内，该地区阴雨不断，多种外部因素对土坡的下沉造成非常大的影响。本文在该土坡高程较高的区域中，随机选取了易出现变形的3个监测断面进行观察，在两次飞行的模型中，通过固定3条断面线端点的X, Y坐标，确保两次选择的断面能够在同位置进行高程变化比较
本文运用GlobalMapper软件分析该3个断面的位移沉降情况，在三维模型中取该3个断面对应的坐标数据，导出的数据格式应*.csv格式，并以断面的左、下端点为原点建立坐标系，以分析其高程值在一个月内的变化。为了便于叙述，每个断面排序，下文用断面i来代表指定断面。将GlobalMapper导出的高程数据导入表格处理软件，我们可以获取该3个断面的高程坐标。并能看出在两次监测中这3个断面高程的变化与沉降量。
通过分析所选断面的沉降量图，我们可以得到以下结论: （1）由三个断面的高程对比图可知，该土坡整体沉降较为均衡，下沉趋势明显，考虑到周边无地下施工活动，这一结果也符合预测。（2）由三个断面的沉降图可知，土坡堆积且高程较高的地方，沉降量大，而地势平坦且高程较低的地方，沉降量小，这可能是由于在12月份，南昌地区降雨偏多，并且有一部分土坡是周边道路施工的堆土，雨水冲击土坡造成该现象。（3）断面2的整体沉降要明显大于断面1，这是由于断面2的高程是研究区域最高处，其沉降值受土坡自重下沉影响最大。
5.结束语
本文基于无人机倾斜摄影测量技术，提出了基于航测数据成果的地表沉降计算方法，提供了新的解决思路。通过监测南昌市九龙湖新区萍乡大街旁土坡，得到了该地区的影像数据，运用Pix4dmapper软件，生成了两次飞行的数字模型，并选取３个断面并对其沉降情况进行详细分析，给未来实际工程中的沉降观测工作提供了帮助。
参考文献
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作者：陈立贵，身份证号：511026196312084912。