浙江省测绘质量监督检验站 浙江杭州 310012
摘要：无人机航测技术具有精细准确、高效快速、机动灵活等特点，在很多领域内都广泛应用。本文主要基于无人机航测技术在公路带状地形测量中的流程设计，结合某公路工程外业生产，利用JX4-G数字摄影系统进行测图及检查。结果显示，该方法测的地形图地物点点位误差、等高线差值都非常小，满足公路设计及地形图测量要求，是公路带状地形测量中具有广阔应用前景。
关键词：无人机；航测技术；带状地形；地形图；测量
现阶段，对公路带状地形图测量时，主要采用传统航空测量法、GNSS PTK测量法及全站仪测量法等。传统航空测量法尽管技术层面已经比较成熟，应用也比较广泛，但该方法受机场条件、天气条件的影响较大，而且成本比较高，摄影周期长，限制了该技术的发展。而GNSS PTK测量与全站仪测量方法，需要投入大量人力，对于建筑密集、地形破碎处，测量难度非常大。近几年，无人机技术和摄影技术发展较快，无人机机构简单、使用成本低，对于危险区域的测量测绘非常适用，其所得影像具有分辨率高、清晰度高、面积小、比例尺大等优势，而且操作简单，容易转场，因此具有广阔的应用前景。
一、无人机技术简介
选择ZC-Ⅱ型无人机航飞系统，用于本次公路带状地形测量。利用机载计算机程控系统对无人机进行操作，无人机航空摄影是利用无人机作为平台，使用相机获取低空高分辨率照片，通过计算机对图像进行处理，绘制一定精度的地形图。无人机系统在设计中具有一定的特征，能够集成遥测技术、高空拍摄、视频影像微波传输、遥控及计算机影像信息处理计数等。
二、公路带状地形测量技术流程
利用无人机航测技术对公路带状地形进行测量中，从接受任务开始流程为可划分为五个大的阶段：室内方案设计、外业测量、内业空三、内业测量及资料整理，其步骤可细化为16个小步骤，如图1所示：
图1 公路带状地形测量技术流程
三、无人机航测公路带状地形作业方法
该测量项目位于云南省，计划建设公路全长22.5公里，作业范围按照设计要求，以1:50000线路中线方案中线比较线两侧各200米。该线路全部位于山地地形，海拔最好约1255m，最低663m位于起点处。线路所穿过地区地形非常复杂，一般地形与隐蔽地形均有分布，地物非常多，植被包含果园、旱地、水田、灌木、树林等。线路所过部分地区地物杂乱无章、树林密集，沿线道路交通不便，视觉通透性较差。
1、控制测量
采用全站仪及GPS进行线路控制测量。沿着线路5公路左右布设两个四等GPS控制点，两个控制点间加密一级导线点，间距500m左右，对高程导线测距采用布设四等电磁波进行测量。
2、无人机航空摄影
（1）设计航线。按照设计线路的走向，对无人机航拍线路进行设计，设计飞行架次为4次，按照需要测量线路的实际宽度，要求每架次无人机都要飞行四条航线。
（2）航飞。无人机基于ZC-Ⅱ平台，飞控系统为YS09，摄像机选择佳能EOS 5D Mark Ⅱ型单反相机，焦距35.52mm。选择最佳的航拍时间，航拍的范围，横向以每侧覆盖成图区域以外一个20%宽度的航带，纵向摄影基线向外延伸2条。航拍分辨率设置为0.12m。
（3）照片控制点布设与测量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆首先，设计照片控制点标志，本组测量中照片控制点标志采用方形喷绘纸，尺寸1.5m×1.5m，设计成黑白间隔的三角形图案。其次，由于该测量区域内树林比较茂密，为了确保成图精度，在无人机航测前，在设计公路中线附近事前用人工布标设置测量控制点。布标材料用普通的喷绘布制成，尺寸为1.5m×1.5m，在布标上面喷涂两个三角形，三角形对顶，形成黑白间隔的4个三角形，保证无人机航拍照片能够清楚看到该标志。从线路的起点开始，在起点、终点以及无人机架次交叉点补拍五个相片控制点。最后，测量相片控制点。采用GNSS静态测量、GNSS PTK测量及全站仪测导线测量几种方法集合对像片控制点进行测量，可以有效的提高像片控制点的精确度，同时测量的工作效率也得到有效的提高。
3、空中三角测量
如果无人机携带普通数码相机拍摄，成像的质量比测量相机要差很多，无法提供精准的测量数据，无人机在飞行过程中，本身会受到外界环境因素的干扰，航拍质量也会下降，因此，在无人机影像处理中，光束法区域网空中三角测量是重要的测量方法，该方法与无人机影像多变的像控条件、不规范的拍摄结果及复杂的误差处理方法是相符的。光束法区域网评查，将每一张相片构成的一束光线看做一个平差单元，平差基础方程采用中心投影的共线方程，利用不同光线在空间的平移和旋转，促使模型中多种光线实现最佳的交会效果，在控制点坐标体系中纳入整体区域最佳地点，确定加密点相片的外方位元素及地面坐标。对自检校光束法利用中，可以自动补偿系统误差对平差结果带来的影响。光束法区域网平差平成形式为：式中，第一式是像点坐标观测误差方程，t为像片方位元素、x为物方坐标、c为附加参数的改正数向量，lx为常数项；第二式为物方坐标观测误差方程，x表示控制点的物方坐标，lc为常数项；第三式为附加参数虚拟观测误差方程，附加参数c表达成像畸变误差，E、Pc、Ps为不同观测值联合平差设置的权矩阵。
传统测量中，由于观测精度差不多，所以影响平差结果的主要因素有航线构成形式、附加参数添加剂控制点分布及数量等，而影响平差结果的最主要因素是由于无人机影像质量不高，像点精度低造成的。空中三角测量的流程如下：首先，准备数据，包含建立测区、确定航线偏移量、自动内定向及输入GPS参数等。其次，自动转点，数据准备工作完成后，进行自动转点，通过计算机运算完成，不需要作业员操作。第三，空中三角测量加密。即对连接点编辑以后进行平差计算，步骤为：控制点测量、标准点位像点增加、平差计算、编辑或删除粗差像点等，可对三、四步重复进行，直到加密要求得到满足，最后将加密结果输出。
4 采集立体模型数据并分析精度
利用空中三角加密结果，基于全数字摄影测量建立立体模型，对不同底物的高程点击位置等数据进行采集。根据JX4-C全数字摄影测量工作站所采集的地形数据，于野外对照性的进行实地测量，对两种测量结果进行对比分析，统计误差。从统计结果来看，形态特征良好的建筑物，空三加密控制点与立体模型采集点精度基本一致，表明该类型观测项目的误差较小，可作为独立检查点。尽管在空中三角测量和影响预处理中，对构像畸变校正进行了考虑，但普通数码摄影在高程方面无法达到足够精度。实验中，单台数码相机覆盖面积较小，造成航线增多和相对数量增多，导致空三加密人员的工作量加大，所以采用多拼相机对这一问题可以有效解决。
四、结束语
在无人机遥感技术发展的基础上，地理信息数据采集技术也随之发展，无人机航测技术的应用，提高了测量的效率和精度，但是由于无人机航测技术在软件、设备及技术方面发展还不完善，测量中存在一定的误差，因此还需不断加强技术研究，促进无人机航测技术的进一步发展。
参考文献
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[3]李良,丛晓明.无人机航测技术在公路征地项目中的应用[J].价值工程,2015,(35):240-241.
论文作者:叶送
论文发表刊物:《基层建设》2016年5期
论文发表时间:2016/6/27
标签：无人机论文; 测量论文; 地形论文; 带状论文; 技术论文; 公路论文; 误差论文; 《基层建设》2016年5期论文;