摘要：随着无人机飞控技术、GPS定位技术的发展以及制造工艺的改进，使得无人机的飞行性能、操控方式、续航时间等得到了极大的提高，同时制造成本也逐渐减低，进而使无人机应用更加广泛。公路设计离不开现场数据的支持，设计方案应适应现场环境，这样才能保证方案的合理性和有效性。通过在无人机上挂载各类数据获取设备，能够获得多种类型的航测数据，可为公路设计提供数据支撑，并进一步达到提高设计质量和设计效率的目的。鉴于此，本文就对无人机航测技术在公路各设计阶段中的应用展开探讨。
关键词：无人机航测技术；公路各设计；技术应用研究
1无人机航测技术概述
随着我国测量行业的不断进步以及发展，较为传统的一些测量技术已经没有办法满足现如今的测量要求，因此我国也研发出了许多新型的测量技术，其中无人机的航测技术就是先行测量技术中非常有优势的一项。无人机航测技术较传统的测绘技术相比有着得天独厚的优势，并且又受到了测量工作者的欢迎，这就使得无人机的航测技术不断的进行更新和发展，到目前为止已经取得了很大的成就。无人机的行测系统主要是由四个部分组成，在具体的测量工作中也会根据测量的要求来进行较为合理的测量，在测量的过程中也可以获得更加全面和有效的数据，无人机的行测系统能够充分的发挥自身的优点，进行较为准确的测量。特别是对于地形测量来说，无人机的测量系统，对于地形以及天气的要求并不高，在较为复杂的地形以及阴雨的天气也可以通过无人机来进行测量，这相对于人工测量来说，可以节省很大一部分时间，也可以提高测量的准确度，因为一些较为复杂的地形，或者是较为恶劣的环境都会对人工的测量产生十分大的影响，而导致测量的数据出现误差。无人机还有着工作周期短，并且工作灵活的优点，他可以更加轻松的面对突发情况；除此之外，随着科技的不断进步，人们对于无人机的维修技术掌握也比较熟练，无人机的维修也是十分简单的，并且它的维修成本较为低廉，并不需要投入太多的劳动力和物力。还有一点就是无人机在测量的过程中，它的分辨率是十分高的，在小范围的信息获取过程中，无人机的航测技术叫人为有更高的优势，无人机的携带也是十分方便的，因为他的体型比较小，所以携带起来并不困难，他的转场速度也是比较快的，这就可以让测量工作更加高效和快捷。
2无人机航测技术应用要点
2.1无人机航测的外业流程
无人机航测的外业流程主要是对工程进行控点布设，然后进行航线规划，最后进行航测作业。首先在对工程进行空点布设时，因甲工程所处的地势比较复杂，利用传统的测量技术对工程进行测量会产生一定的误差，因此采取无人机航测技术，利用1：2000的比例尺对工程进行测量，利用先进的科学技术，对工程进行控点布设，每隔300m布设一个控制点，根据工程的具体情况决定控制点的数量。其次，进行航线规划，根据工程的具体情况、无人机的飞行高度和相关数据对无人机航测的路线进行合理的规划，在航测过程中，还需要注意无人机飞行的速度、画面的清晰度、飞行的高度和每个片区的高差等等，因为甲工程的整个线路里程比较长，因此在设置飞行高度300m，将预定航线规划好并导入无人机飞控系统，并且保证在宽阔净空良好的地区进行操作，提高无人机航测过程中的安全性和准确性。最后，根据设计好的航测路线进行航测作业，获取相关的工程数据信息。
2.2无人机航测的内业处理
无人机航测的内业处理主要包括数据准备和数据解算。在数据准备的阶段过程中，将无人机航测的数据导出来。然后对航拍的位置和影像数据进行相关的处理，调整整个航向和旁向的倾斜角等等工作，最后对航测的数据进行整理，根据之前的控点布设，对工程中的具体坐标进行确定。在数据解算阶段过程中，需要在工程新建的项目环节中，导出无人机航测的相关数据，并根据数据建立位置的具体坐标图，从而与工程的实际位置进行相匹配；然后对相应的参数设计进行严格的处理和规划，根据控制点的位置选择合适的坐标体系，最终完成DOM数据处理。
3无人机航测技术在公路各设计阶段的典型应用
3.1无人机航测在工程可行性研究阶段的应用
在工程可行性研究阶段，了解现场环境对于路线规划设计至关重要，需要进行外业调查并获知现场状况，以验证设计路线的合理性。在外业调查中，可采用多旋翼无人机辅助调查工作的展开，对于重要区域以及难以到达的地形复杂地区，可通过手控航拍方式记录现场环境。同时，也可以将设计路线转化为无人机的飞行航线，通过地面站设置飞行参数，实现超视距飞行，获取设计公路沿线的视频数据。对于工程可行性研究阶段而言，通过无人机拍摄的视频资料具有获取速度快、成本低、现势性强的优势，并可减少外业调查人员数量，达到节省人力的目的。由于是在空中俯拍整个工程现场，能够清晰地展示现场环境，并实现对现场的记录，便于方案的优化设计。图1为通过多旋翼无人机拍摄的某高速公路改扩建设计项目工程可行性研究阶段的视频资料，可以清晰地看出待扩建公路两侧的厂房、建筑物等情况，能为方案设计提供直观的数据资料。图2为某高速公路新建路段设计项目工程可行性研究阶段的航拍视频资料，该视频是由无人机自主飞行拍摄的视频数据，通过该视频可进行公路建设的拆迁量统计以及公路设计路线的合理性验证。
图1高速公路改扩建设计项目视频资料 图2高速公路新建路段设计项目视频资料
3.2无人机航测在初步设计和施工图设计中的应用
在初步设计和施工图设计阶段，多采用1∶2000地形图数据以及人工定测方式。利用无人机航测技术获取的正射影像数据能够显示真实的地物信息，比如房屋种类、植被类型、水系环境等情况，可辅助公路平面线形设计以及重要结构设计。图3为正射影像和地形图的叠加显示效果，以此可更加清晰直观地获知地物信息。利用高精度、高密度的机载激光点云数据构建精确的数字高程模型，可进一步辅助完成道路纵断面、横断面设计以及道路平面线形优化。图4为某高速公路新建段设计项目中，通过机载激光点云构建的数字高程模型与正射影像的叠加显示效果图，可为公路设计提供真实的三维地形地貌。通过无人机倾斜摄影技术获取的三维实景模型实现了对现场环境真实还原，并提供地物高精度的空间位置信息以及逼真的表面和侧面纹理。对高填深挖路段、重要桥梁设计路段、隧道出入口等重点区域进行无人机倾斜摄影三维实景建模，可查看设计方案与周边环境的匹配、融合程度，实现精准设计。同时，利用三维实景模型能够快速完成体积计算，实现辅助土石方计量。
图3正射影像+地形图 图4数字高程模型+正射影像
3.3无人机航测在BIM设计中的应用
目前，BIM技术已经逐渐在公路设计中展开应用，利用无人机航测技术能够为BIM设计提供完备的基础数据支持。利用获取的正射影像数据和激光点云数据，构建精准的三维地形地貌，以此为基础，可以开展方案设计和方案比选等工作。对于市区道路设计、重要桥梁、隧道设计可采用无人机倾斜摄影技术获取三维实景模型完成BIM三维设计。
结语
无人机航测技术已经逐步应用于公路设计的各个阶段，所获取数据具有精度高、纹理清晰、直观形象的优势，能够实现减少外业调查人员数量、提高设计效率和设计质量的目的。在今后的研究和实际应用中，应当深入挖掘无人机航测数据的应用价值并开展多方面应用。
参考文献
[1]王玉立.浅述无人机航测在公路地形测量中的应用[J].工程建设与设计，2018（18）：267-268.
[2]万飞.无人机航测在工程测绘中的应用研究[J].工程建设与设计，2018（18）：263-264.
论文作者:赵新亮,唐琳,孔娟娟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年6期
论文发表时间:2019/7/9
标签：无人机论文; 测量论文; 数据论文; 技术论文; 工程论文; 公路论文; 射影论文; 《建筑学研究前沿》2019年6期论文;