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摘要：目前，无人机航测系统因为具有机动灵活、作业效率高，能快速、及时获取最新地形数据等特点，被广泛的应用在了公路带状地形测量中。为此，本文从无人机航测系统结构和无人机航测系统应用流程分析出发，分析了无人机航测系统在公路带状地形测量中的应用。
关键词：公路带状地形测量；无人机航测系统；应用方式
引言：无人机(Unmanned Air Vehiclie目)指的是无人驾驶的一系列飞行机械，其中主要包括了无人飞艇、无人直升机和固定翼无人机等。无人机的特点是不需要机场来完成起降，并且具有较高的灵活性和机动性，无人机能够在恶劣天气下如阴天云下来对光学影像进行获取，能够在低空获取到分辨率较高的影响，最高可达到厘米级。此外无人机还能够在复杂环境下一季远距离的长航中进行分析，能够指定的时间和区域内进行日常的飞行和巡查，这些都是无人机的优点优势，现已经成为了航空遥感、卫星遥感的补充技术手段中不可或缺的一种[1]。
传统的公路带状地形测量方式有GNSS RTK测量法、全站仪测量法、航空测量法等，但是这些测量方式的应用均存在一定的局限性，GNSS RTK测量法和全站仪测量法需要投入大量的人力资源，耗时长且地形复杂环境测量操作难度较大；航空测量法受天气因素影响较大，而无人机航测方式则凭借着操作方便、机动灵活、作业效率高、运行成本低等特点被广泛应用。
1.无人机航测系统基本分析
1.1无人机航测系统结构分析
固定翼无人机的主要控制系统及其飞行导航包括传感器（转速、空速、气压）、GPS接收机、惯性导航系统（GPS/INS）和飞行控件等，这些控件的作用主要是辅助无人机进行自主控制、定位以及导航[2]。无人机有三种飞行模式，分别是自主飞行、半自主飞行和人工遥控。无人机进入测设区域后执行任务一般采用自主飞行模式，起飞和降落根据无人机配置情况可以采用自主飞行模式或者是手抛、滑降、伞降等全人工遥控模式。飞行控件可以根据地面站设置的飞行区域、高度、速度对无人机的姿态、相机曝光进行控制。惯性导航系统（GPS/INS）能够对影像曝光时的POS数据进行获取，如飞行高度、经纬度以及飞行姿态等，内业数据处理时可利用飞控获取的POS数据进行航带设置和初步的影像定位。
1.2无人机航测系统应用流程分析
无人机航测系统在公路带状地形测量中的应用流程可以分为测区航线规划，飞行拍摄，像控点测量，空三加密，内业测图，成果整理六个环节。测区航线规划是根据任务所需影像分辨率、相机镜头参数、飞行航向、旁向重叠度对无人机飞行作业航线、飞行高度、速度、像片曝光点进行事先设定。
像片控制点选点目标条件应满足以下要求
a)像片控制点的目标影像应清晰，易于判刺和立体量测，如选在交角良好(30°~150°)的细小线状地物交点、明显地物拐角点、原始影像中不大于3×3像素的点状地物中心，同时应是高程起伏较小、常年相对固定乱易于准确定位和量测的地方；弧形地物及阴影等不应选作点位目标。
b)高程控制点点位目标应选在高程起伏较小的地方，以线状地物的交点和平山头为宜；狭沟、尖锐山顶和高程起伏较大的斜坡等，均不宜选作点位目标。
c)当目标条件与像片条件矛盾时应着重考虑目标条件[3]。
空三加密可以用天工（Godwork）、航天远景（DATMatrix\PATB）、inpho等进行解算。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆内业测图采用航天远景（MapMatrix）配合手轮脚盘进行数字化地形图的采集。公路设计一 般需要正摄影图和数字化地形图成果资料。
2.无人机航测系统在公路带状地形测量中的应用
2.1应用案例概述
本文选择某公路带状地形测量工程为分析无人机航测系统在公路带状地形测量中的应用的案例。某公路全程长12km，该公路位于丘陵地区，路线经过区域最低海拔480米，最高海拔520米。公路经过的地形复杂，有农田、旱地、山地，山丘，场镇，且植被茂盛，这导致沿线的测量工作非常困难。为此，选择了无人机航测系统来完成带状地形图的测量工作。
2.2无人机航空拍摄
本次航测采用自主研发无人机，飞行器载体为EPO材质双子星、纵横NP100飞控+GCS-50地面站、ThinkPad T440S笔记本电脑、Sony RX1RM2相机。本测区13.8平方公里，无人机一个架次的飞行就能完成航测任务。规划航程68.65km，图像分辨率GSD为0.08米，相对航高602.49米，航向重叠度70%，旁向重叠度60%，空速19m/s，无人机飞行高度海拔1102.5米。
在布置控制点上，本次测量过程选择了GNSS静态测量的方式布置控制网，并在公路沿线中每隔4km的位置处建立GPS控制点。
2.3空三加密和内业测图
在立体摄影测量过程中，空中三角测量是依据若干个野外控制点完菜室内的加密工作，分析被拍摄目标和影像之间的几何关系及空间关系，利用最小二乘法解除加密点的方位元素、高程以及平面位置。空中三角测量的目的就是帮助野外控制点少的地区进行绝对定向[4]。空三精度的评定结果达到：sigmanaught值不大于1个像元。
内业测图依据空三加密数据成果，导入到全数字摄影测量工作站航天远景（MapMatrix）中，进行内定向、相对定向、绝对定向、实时核线采样，建立立体模型。空三加密成果精度在立体采集中的体现为建立的立体模型上下视差为0，如果上下视差过大，需重新进行空三加密。立体模型所采集的精度主要体现在模型点的采集、模型点位置判读、模型地物要素判读、模型高程点的采集。
此外，对于测图中的独立建筑、架空线路、各级道路也要进行详细的测量和绘制。例如，植被类型中的经济林和木材林需要做出明确的划分；旱田、果园、水田等农作物种植区域需要做出明确的划分；植被和建筑物之间也需要做出明确的划分，这样测量结果和各项数据信息才能被精确的绘制成格式地形图。
2.4外业调绘和测量精度检测
外业调绘指的是测量团队需要以国家行业规定为标准，用打印纸将整体的测量成果和测绘图纸打印出来，随后再进行修改。测量精度检测工作则需要从以下几个方面进行：第一，检测电力线和电杆等物体的测绘情况，并在其中表明高压线和低压线的走向和等级；第二，检测被测量区域的公路级别，并按照该级别公路规定检测路面的形状和宽度，最后完成实时测绘；第三，测量人员要对所测量区域的植被和农田进行检测，并做好其分类处理工作，对不同类型的农作物应用不同的测绘方式，以此来确保测绘工作的精确程度和准确程度[5]。
结束语：总之，无人机航测在公路带状地形测绘中快速、高效的提供了精确的影像数据，为精确地形图的绘制提供了精确的数据和信息。同时，无人机测量节约了大量的人力资源和物力资源，并且能够满足现阶段公路带状地形图测量工作的需求。为此，公路设计人员可以加大对无人机航测方式的研究和成果应用力度。
参考文献：
[1]林宗坚, 李德仁, 胥燕婴. 对地观测技术最新进展评述[J]. 测绘科学, 2011, 36(4): 5–8.
[2]CH/Z_3002-2010.无人机航摄系统技术要求[S].国家测绘地理信息局, 2010.
[3] CH／Z_3004-2010低空数字航空摄影测量外业规范[S]. 国家测绘地理信息局, 2010.
[4]罗娟.探讨无人机低空影像数据空三解算[J].工程技术，2017,13(1):270
[5]周丹敏,曾家乐.在基层测绘工作中无人机航测技术的应用探析[J].建材与装饰,2017,51:216-217.
论文作者:曹迪锟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第7期
论文发表时间:2018/8/7
标签：无人机论文; 测量论文; 带状论文; 公路论文; 地形论文; 地物论文; 系统论文; 《防护工程》2018年第7期论文;