研究无人机倾斜摄影技术在公路勘察设计中的应用

恩主

摘 要：针对无人机倾斜摄影技术在公路勘察设计中的应用问题，采取实例分析的方法，展开具体的论述，提出勘察设计優化的策略，共享给相关人员参考借鉴。经公路勘察设计实践检验，坚持高效率准确化思路，积极引入无人机倾斜摄影技术，通过航拍的方式，采集数据信息，可提高勘察作业的效率，为设计工作的开展提供高质量的数据信息，保障勘察设计工作落实到位。

关键词：无人机倾斜摄影技术;公路;勘察;设计

倾斜摄影技术指的是相机主光轴和地面的垂轴存在一定的倾斜角时组织开展的航拍摄影。根据光轴倾斜进行划分，主要为垂直影响和轻度倾斜影响、高度倾斜影像、水平摄影影响。随着技术水平的不断提高，测量测绘影像的清晰度更高，同时数据信息的准确性也比较高。

1 案例概述

以某公路改扩建项目为例，采用无人机倾斜摄影手段，辅助公路勘察与设计，为项目提质增效和降低成本提供技术支持，并且积累了丰富的技术应用经验。现结合技术的具体应用，进行技术应用的分析。

2 无人机倾斜摄影技术的具体应用情况

2.1 三维重建技术

从倾斜摄影数据采集作业实际来说，使用的无人机很多，本次工程测量作业中使用的是大疆精灵Phantom4 Pro。对数据进行处理，具体为影像匹配处理、控三加密计算、密集匹配处理、三角构网以及纹理映射。借助自动化处理软件，能够减少人为因素的干扰，并且自动化水平很高。

2.2 数据采集

无人机倾斜摄影作业期间，配置的相机为FC6310S，相机镜头的焦距为8.8 mm，像元尺寸设置为0.002 41 mm;CCD尺寸设置为13.2×8.8 mm;航高为80 m。根据计算公式，获得地面分辨率结果为2.19 cm。组织航飞作业前，完成现场踏勘，明确整个航摄作业的范围，选择平坦没有遮挡的交点位置设置控制点，按照测图的比例尺来选择设置密度，同时做好均匀性控制，采集记录工程坐标。本次作业地面站使用的是AItizure软件，设计了垂直、倾斜总计5条航线，设计航向重叠率为80%，设计旁向重叠率为70%。若电池耗尽，则会自动回归标记点，完成电池更换之后可以自动继续没有结束的航线。完成拍摄作业后，对数据信息的完整性和准确度进行检查，如果发现存在遗漏部分或者影像模糊问题，则需要组织补飞，获得完整的数据信息。

2.3 数据处理

将航拍采集的影像资料，导入到处理软件，进行参数的检查和补充。完成控制点信息的输入，同时对照外业的控制点位置，在影像资料中精确刺点，使得各个航线上的照片都有控制点标记，经过检查没有误差后提交控三计算。经过解算之后，检查控三关系模型，保证坐标轴方向正确，开展实景模型的重构，并且导出各类数据。

2.4 数据的精准度分析

采用倾斜摄影技术手段，能够快速获得测区内地面信息，构建实景模型之后，能够计算获得土石方量与土石比例数据等。作业中对5处深挖工点，开展实景模型的构建和土石方计算，以工点1为例，分析经过空三解算后的成果精度。从此工点的情况来说，计算区域面积大约为21 513 m2，设置7个定向点以及7个检查点。按照《数字航空摄影测量空中三角测量规范》，采取定向点与检查点检验模型的精度，分析测量结果的精准度。通过计算，定向点的平面中误差结果为0.021 2 m，高程中误差结果为0.023 8 m;1：500平地平面定向点中误差最大限差结果为0.13 m，高程中误差最大限差结果为0.11 m，计算结果可以达到规范中1：500比例尺的限差标准。通过计算，检查点平面中误差结果为0.120 8 m、高程中误差结果为0.117 1 m;1：500平地平面定向点中误差最大限差结果为0.17 m，高程中误差最大限差结果为0.14 m，可以达到规范中1：500比例尺的限差标准。

3 无人机倾斜摄影技术在公路勘察设计中的应用策略

3.1 明确外业流程，把控测量质量

确认航飞的区域：技术操作时，事前获得测区的KML文件或者四角坐标，在谷歌地图上圈出测区，并且进行测区情况的分析，要求满足1：500免像控高差在适宜的范围，高差与航高比≤0.3，即设计航高为250 m则地形最高点和最低点高差不超过75 m。

制定航飞方案。根据技术标准，航飞作业应该按照风向开展，使得无人机保持良好的飞行姿态。假定飞行航线为南北向，那么要求飞行区域东西向应该超出测区范围一条航线，并且南北向应该超出测量区大约3张影像的距离。

相机的布置。开展航拍作业时，相机需要设置为S模式，即快门优先模式，快门速度需要大于1/1 000 s。若光线条件比较好，则设置为1/1 250 s或设置为1/1 600 s。对于ISO值得，要求结合现场光照条件设置，若为晴天的正午建议将参数设置为ISO200;若为阴天的正午建议将参数设置为ISO400;若为夏季晴天的傍晚则将参数设置为ISO1000;若为夏季阴天的傍晚则设置为ISO800z。做好参数的精准设置，切实保障作业的质量[1]。

像控点的布置。对于像控点靶标，选择的是方形靶标。将像控点靶标的边长大小，控制为大于等于1 m。地物特征相控建议选择影像上可见的特征地物;在地物的选取时应该选择相对明显的直角或钝角进行测量，不建议选择锐角。严格按照外业操作流程和要点，做好每个细节的把控，最大程度上保障测量数据信息的质量，为公路勘察设计工作的开展与落实提供支持[2]。

3.2 做好内业数据的处理

从无人机倾斜摄影技术的应用实践来说，若想为公路勘察设计提供高质量的数据信息，要求做好内业数据的处理。使用专业的软件，进行三维建模和数据处理。将获得的数据成果以及控三成果，导入到模型修饰软件，开展模型修饰作业。对于内业模型修饰，可以直接对照原始影像勾勒交互式建模，转变传统的作业方法，不需要佩戴立体眼镜，能够自动检索不同角度的影像，能够在不同的表面实现推入和拉出等布尔运算，实现结构物的快速操作，同时能够达到测图级精度成果，同步完成测图以及建模[3]。在进行处理时，严格按照内业操作的标准与规范，精细化控制每个环节和操作，实现技术的应用价值，保障无人机倾斜摄影技术的应用效果。

3.3 做好数据精准度的分析

从无人机倾斜摄影技术的应用实践分析，若想为勘察设计提供准确度较高的数据信息，要求做好内外业测量作业的数据信息质量控制。在实践中对采集的数据信息开展精准度检查和分析，把关每类数据信息的质量，满足多样化需求。技术人员要认真履行职责，围绕航测作业全过程实施质控，保障公路勘察设计的质量，为后续施工作业的质控提供保障[4]。

4 结语

综上所述，无人机倾斜摄影技术的应用，对提高勘察设计的质量，起到积极的促进作用。文中结合实例，分析了技术应用的关键点，同时提出明确外业流程，把控测量质量;做好内业数据的处理;做好数据精准度的分析等建议。

参考文献：

[1]李红梅，孙炜，李松.无人机倾斜摄影技术在公路勘察设计中的应用[J].地理空间信息，2021，19（2）：30-32+6.

[2]相诗尧，徐润，张常勇，等.基于无人机倾斜摄影技术的高速公路边坡三维重建[J].中外公路，2020，40（5）：10-12.

[3]秦超红.基于倾斜摄影技术的土方算量在公路工程塌方路段的应用研究[J].工程建设与设计，2020（10）：271-272.

[4]贾巧志，陈文.BIM+无人机倾斜摄影技术在道路设计土方工程量计算中的应用[J].价值工程，2019，38（1）：131-134.