無人機傾斜測量方案

1、隨著無人機技術、傾斜攝影技術及三位實景建模技術的 發(fā)展，利用傾斜三維進行高精度測量成為一種主流的測繪模 式。傾斜三維高精度測圖解決方案是基于傾斜攝影技術、實 景三維模型技術對地形、地貌數(shù)據(jù)進行采集，是利用實景三 維模型進行測圖。用低空無人機搭載多方向鏡頭進行傾斜攝 影測量，全方位獲取建筑物紋理信息，通過三維建模精確還 原建筑物形狀。在內業(yè)測圖中，可以清晰的看到建筑群體的 分布和地形地貌；通過旋轉、移動，可觀察到原地形的每一 個細節(jié)、真實全面；可直接在三維模型上進行精確測量及場 站選擇、便道設計優(yōu)化、變更方案的確定高效便捷，為施工 人員提供可靠數(shù)據(jù)，節(jié)約大量時間、精力、有效的提高了工 作效率，減

2、低了施工成本。靜寧至莊浪高速公路是 S25靜寧至天水高速公路的重要 組成部分，是甘肅省省道網(wǎng)絡規(guī)劃（2013 2030年）中的一條重要南北縱向線，也是 G22青島至蘭州和 G8513平?jīng)鲋辆d 陽兩條國家高速公路的縱向聯(lián)絡線，在區(qū)域路網(wǎng)結構中具有 重要作用實施該項目對完善國家和區(qū)域高速路網(wǎng)結構，改善 區(qū)域交通條件，加快沿線群眾脫貧致富步伐，促進區(qū)域旅游 產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟社會協(xié)調發(fā)展具有重要意義。一、建設依據(jù)甘肅省發(fā)展和改革委員會關于S25靜寧至天水高速公路靜寧至莊浪段可行性研究報告的批復（甘發(fā)改交運（2017400號）批復，項目估算投資81.47億元；甘肅省交通運輸 廳關于S25靜寧至天水高速公路靜寧

3、至莊浪段初步設計及概 算的批復（甘交公路 C2017 72號）批復，項目總概算金額 為81.19億元二、建設規(guī)模及主要技術指標路線起點始于靜寧縣八里鎮(zhèn)，經(jīng)城川鄉(xiāng)鮑家咀頭、威茂 鎮(zhèn)新勝村、南湖鎮(zhèn)劉家塘、榆林溝、長尾溝、水洛河，止于 莊浪縣城西側的孔家溝附近路線全長66.590公里，設南湖連接線4.573公里。主線采用雙向四車道高速公路技術標準，設計速度80公里小時，整體式路基寬度25.5米，分離式路基寬度12.75 米南湖連接線采用二級公路技術標準，設計速度60公里/小時，路基寬度12米。三、主要工程數(shù)量路基土石方 15039291n3,路基防護及排水197864m3,路面793983nB,主線

4、特大橋 1226.5m/1 座，大橋12206m/30 座，中橋 381m/5座，涵洞32道，通道 42道，隧道 8834.5 米/4座，分離立交 210.5米3座，天橋135米/2座，通道 橋64米/4座。互通立交4處（其中樞紐互通 2處，互通內橋 梁8031.5米/33座）。服務區(qū)1處。隧道管理所1處。 四、飛行器介紹本項目采用哈瓦四軸八旋翼可折疊無人機MEGA-V8I900飛行平臺（圖1）、搭載五鏡頭傾斜攝影相機（圖 1）、GCS-22E觀面站（圖2）及地面站自主飛行軟件。圖1五、作業(yè)流程六、測區(qū)基本情況及范圍本項目起點位于靜寧縣八里鎮(zhèn)，以樞紐互通與青蘭（G22）高速相接，沿靜寧縣城市用

5、地規(guī)劃區(qū)邊緣通過，之后沿葫蘆 河兩岸來回布線，途經(jīng)成川鄉(xiāng)、威茂鎮(zhèn)，在威茂鎮(zhèn)西側葫蘆 河河灘設置威茂互通立交，經(jīng)寨子后路線進入葫蘆河溝谷布 線，經(jīng)裴家塘、曹灣村，設置隧道越張牛家山梁至石峽村， 布設南湖互通立交，之后跨過莊浪河，進入榆林溝至油夫川， 途經(jīng)張家坪、孫家河村、魏家川口、河灣村李家灣，設置隧 道至胡家河灣，經(jīng)長尾溝，于大平灣至水洛河北岸，跨越水 洛河后至莊浪縣城西側的孔家溝附近，設置十字型樞紐互通 與擬建平天高速公路相接。本測區(qū)位于山區(qū)河谷地帶，地勢 起伏變化較大，航線經(jīng)過大量村莊。該地區(qū)大風極端天氣較少，飛行條件適宜。由于本項目航線較長，高差起伏較大, 應劃分為多架次飛行。3所示（藍

6、色項目飛行空域不涵蓋禁飛區(qū)，如圖 封閉填充為航測區(qū)）：圖3本測區(qū)目標要求實景三維模型成果要能滿足5cm分辨率，即1:500 測圖標準，即：平面中誤差土 0.25m ,高程注記點中誤差士0.15m ,最大允許誤差不超過2倍中誤差。七、拍攝條件(1)拍攝時要求天氣情況要求良好，確保有充足光照度，攝影是要求太陽高度角應大于45度，陰影不大于1倍，禁止大霧、沙塵、霧霾、大風、等極 端天氣飛行。(2)攝影時間要求為 上午10點至下午 15點為 最佳時間。八、像控點布設(1)像控點是航測內業(yè)加密和圖的重要依據(jù)， 本項目采用 RTK技術施測并布設平高點。(2)像控點的布設策略取決于建模精度需求、是否有 PO

7、S數(shù)據(jù)輔助、像幅大小等因素。對于無人機傾斜攝影技術， 目前多采用區(qū)域網(wǎng)布點的像控點布設法，即測區(qū)四周布設平 高點，內部布設一定數(shù)量的平高點或高程點。根據(jù)經(jīng)驗估計,對于一般地形區(qū)域，采用間隔10000個像素布設一個平高點的方法進行加密。(3)像控點按區(qū)域網(wǎng)布設一般按長方形或等腰三角形 布設，由于傾斜攝影重疊度高、有多視角影像、計算機密集 點云數(shù)據(jù)匹配功能強等、外業(yè)布設像控點基線寬度可適當放 寬，但在加密過程中檢查點精度必須滿足精度指標。(4)鑒于目前使用的軟件在空三加密區(qū)域網(wǎng)平差計算 上已經(jīng)具備先進完善的功能區(qū)域網(wǎng)大小，根據(jù)航攝飛行情況、地形情況、計算機運行能力等進行綜合劃分區(qū)域網(wǎng)之間 的像控點

8、盡量選擇在航線重疊的中間相鄰區(qū)域網(wǎng)盡量用公 用像控點。(5)根據(jù)擬定的像控點布設方法，并結合已有資料， 在影像圖上大致確定像控點的預設范圍。關于像控點的位置 選取，在預設范圍內盡量選擇平整地面明顯標志點，如斑馬 線角點、檢修井中心點等地面點點位。對于弧形地面、樹陰 下方、狹窄溝頭、高程急劇變化的斜坡、圓山頂、與地面有 明顯高差的房角、圍墻角、以及航測后有變遷的地方均不應 選作像控點。(6)本測區(qū)為像控點為帶狀，沿路基中心線有小樁號 向大樁號，間距為 200-300米，左右兩側各100-150米對稱 布置如圖4所示，像控點為2*2田子形方格，用白灰人工撒 布而成如圖5所示。(像控點要清晰可見)并

9、有測量員采集 平高點坐標及高程。(7)對于建模精度要求高的，像控點必須進行聯(lián)測， 應與測區(qū)內高等級控制點聯(lián)測以提高成果的可靠性(各次測 量的平面坐標分量較差不應大于兩cm,高程較差不應大于 3cm,各次測量結果取中數(shù)作為最后成果。)九、準備工作(1)首先電池進行檢查，并且充電。航測前進行飛機測試。 檢查飛機狀態(tài)、電池、地面站是否正常航測前先用大墻無人機對測區(qū)內大山、通訊塔、避雷針等進行安全飛行高度的勘察。同時尋找起飛場地。(2)工作人員組裝飛機，復查飛機連接件是否接好。(3)磁羅盤校準，新的測區(qū)要對無人機進行校磁，拿起飛機水平校準(飛機水平順時針轉兩圈)、垂直校準(飛機垂直于地面同方向轉兩圈)

10、。(4)斷電、通電，對飛機磁航角進行校對，誤差不能大于 9 o(5)飛機斷電后安裝傾斜相機，并且手動拍照兩張檢查相機是否正常工作為下一步左右做好準備。(6)飛行前及飛行時應嚴格按照飛行口令表，檢查和執(zhí)行。(7)飛行作業(yè)期間，工作人員用實時監(jiān)控飛機飛行狀態(tài)、電壓、 GPS數(shù)傳信號、震動系數(shù)(震動系數(shù)應保持在 10以內)、晃動系數(shù)(晃動系數(shù)應保持在15以內)，若飛行過程中由現(xiàn)震動系數(shù)及晃動 系數(shù)過高時應立即結束飛行任務手動返航并多飛機進行全面檢查待問題消除后才能確保安全飛行。九、航線規(guī)劃(1)利用奧維互動地圖進行測區(qū)規(guī)劃，確定測區(qū)后生產(chǎn)kml文件，導入哈瓦地面站軟件。（2）架設地面站與地面站軟件連

11、接并導入生成號的kml文件。（3）規(guī)劃航線導入 kml文件后地面站軟件自動生 成航線。并根據(jù)飛行航距自動切割生產(chǎn)若干架次。（4）進行飛行航線的規(guī)劃和飛行參數(shù)的設置， 項目航線主要設計參數(shù)如下（建圖航拍與傾斜攝影通 用此參數(shù)如圖6所示）：1）地面分辨率：5cm2）航向/旁向重疊度：75%; 75% （由于航測區(qū)域無高層建筑，地形地物高差較小，建議測區(qū)航向、旁 向重疊度不低于70%。）3）飛行速度：8m/s4）航高：255m5）航距：8km圖6(5) S點設置， 選擇所要飛行的架次生產(chǎn)最短航線，并檢查拍照點是否正確。拖動s 點至 home點右前(6)參照補償，根據(jù)地面站GPS測量得到的高程進行補償

12、。(7)上傳航線，等航線上傳成功后。地面站工作人員檢查飛機電壓、GPS衛(wèi)星數(shù)量、RTK信息是否正常。檢查完畢后報告機長，機長操作無人機升空地面站人員實時匯報飛機電壓，及飛機高度。飛機上升 至安全高度后，遙控器切換至航線模式飛機繼續(xù)爬升 并飛往S點如圖7所示。圖7(8)由航，改變目標至 1號點飛機開始航測，當航測完成后飛機自動飛往S點，遙控器切換至GPS模式或在電力充足可一鍵返航(航測過程中若發(fā)現(xiàn)電 壓有急速下降或電壓低于21.6V時應緊急返航)。(9)返航降落，遙控器一鍵返航后，飛機則自 動放下腳架并返回HOME點。(10)安全降落，燈飛機降落至20米上空后切至手動模式，然后手動對尾降落距離地

13、面2米是應緩慢降落減少對無人機零部件的沖擊。降落后手動拍照 兩張檢查相機工作狀態(tài)。下載POS數(shù)據(jù)(POS數(shù)據(jù)未下載完畢切勿關機)。十、影像質量(1)影像質量特別強調影像清晰，反差適中、顏色飽 和、色彩鮮明，色調一致。相同地物的色彩基調要一致。有 較豐富的的層次，能辨別與地面分辨率相適應的細小地物地 物影像，能夠建立清晰的地理模型。(2)影像上不應有云、云隱、煙霧、大面積反光、污 點等缺陷。雖然存在少量缺陷但不影響立體模型連接和三維 模型建立，可用于三維模型的生產(chǎn)。 拼接影像應無明顯模糊、 重影、錯位現(xiàn)象。卜一、靜莊高速傾斜攝影成果展示莊浪樞紐傾斜模型K55段落路基邊坡傾斜模型取土場傾斜模型寨子大橋傾斜模型南湖隧道由口傾斜模型威茂互通立交傾斜模型十二、傾斜攝影的發(fā)展趨勢近幾年，傾斜攝影測量技術得到了迅速的發(fā)展，由于傾 斜攝影測量技術能夠獲取建筑物、樹木等地理實體的紋理細 節(jié)不但豐富了影像數(shù)據(jù)源信息。同時，高冗余度的航攝影像 重疊，為高精度的影像匹配提供了條件，使得基于人工智能 的三維實體重建成為了可能。分層顯示技術、紋理映射技術 成為傾斜攝影測量和建模的關鍵支撐點，極大地提升了三維 建模的效率，同時也降低建模的生產(chǎn)成本。目前，基于傾斜 攝影測量成果的應