无人机航测技术在公路带状地形测量中的应用实践探究

1、无人机航测技术在公路带状地形测量中的应用实践探究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。木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牛产，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

2、尽管技术层面己经比较成熟，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，而且成木比较高，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、使用成木低，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zcii型无人机航飞系统，用于木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

3、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

4、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

5、要飞 行四条航线。(2) 航飞。无人机基于zcii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。选择最佳的航拍吋间,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0.12mo(3) 照片控制点布设与测量。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

6、绘布制成，尺寸为 1.5m&tirnes;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舱看到该标志。从线路的起点开始，在起 点、终点以及无人机架次交叉点补扌白五个相片控制点。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

7、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，

8、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

9、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、四步垂复进行，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人，所以釆用多拼相机对这 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。参考文献李兴华,罗秀兰