通过精细化管理来提高无人机倾斜摄影测量数据采集精度

李星 康惟英

摘 要：21世纪以来，随着民用无人机的普及，越来越多的测量工程开始采用无人机倾斜摄影测量的方式来代替传统测量。随着无人机倾斜测量的准入门槛逐渐降低，大量无经验的团队进入无人机倾斜摄影测量的大军中。通过以往多个倾斜摄影测量项目，以祁离高速某段无人机倾斜摄影测量工作的一套完整的工作流程为例进行分析，以帮助其他人在倾斜摄影测量在项目中进行借鉴。

关键词：无人机;倾斜摄影测量;工作效率

Abstract：since the 21st century，with the popularity of civil UAV，more and more measurement engineering began to use UAV tilt photogrammetry to replace the traditional measurement.With the entry threshold of UAV tilt measurement gradually reduced，a large number of inexperienced teams entered the army of UAV tilt photogrammetry.Through several previous tilt photogrammetry projects，this paper takes a complete set of workflow of UAV tilt Photogrammetry in a section of Qili expressway as an example to analyze，so as to help others learn from the tilt Photogrammetry in the project.

Keywords：UAV;tilt photogrammetry;work efficiency

傳统的测量仪器测绘精度高，但是野外工作繁重、工作效率低下，在一些人员无法到达的地方很难进行传统测量。无人机倾斜摄影测量的出现打破了传统摄影测量的局限性，它能够在低空以不同角度，不同高度地采集地物影像，可以更加完整地反映出地物的真实特征信息。无人机倾斜摄影的数据可以使用Smart 3D进行实景三维模型建模，通过三维数字模型或数字正射影像图以及处理后的大比例尺地形图等格式，用来满足道路平面设计、地籍测量、矿山测量等一系列项目需求。但在实际工作中，我们经常遇到三维模型无法满足甲方要求，导致多次重复进行飞行数据采集及其内业数据处理工作。本文以祁离高速某段施工道路为例，项目采用纵横CW30垂直起降无人机五镜头相机拍摄的照片，进行三维建模。通过研究无人机倾斜摄影测量技术在项目中的实际操作流程，细化细节，已达到控制精度。

一、前期准备

（一）技术研讨

在确定项目任务后，首先与甲方进行积极沟通，确定甲方的任务需求、对产品的精度要求，以及时间要求。根据甲方提供的测区KML范围线，将KML测区范围线导入地面站软件，进行航线预规划。本项目需求三维实景建模，但甲方给定范围为长条形带状线路，且路线长度较长，路线位于山地地区，高低落差大。鉴于此情况，本项目采用分段飞行，航线内采用多次拔高飞行海拔方式，减少单个航线内落差较大的问题。

（二）制订实施方案

在确定了本项目所采用的方案后，我们就需要开始制定有效的实施方案，以方便后期野外施工中，项目组成员明确自己的任务以及任务目的及要求。这也方便了以后项目组各个成员的对接。即便之后在施工过程中出现问题，也可以对照实施方案，可以精准地确定哪个环节出现问题，以便快速解决问题，进而进一步提高工作效率。

在航线规划前，首先需要对航飞区域进行现场勘查。根据作业项目需求，对作业区域及周边进行一次现场勘查，主要包含作业区及周边地形地貌、气象环境、重要设施、建筑物、障碍物等，为起降点选取、应急预案编制、作业飞行提供实际参考。根据现场勘查情况，安排好合理的项目实施时间以及项目分工，以达到不浪费任何时间与人力资源。

（1）航线规划。本项目甲方需求三维实景建模，因此需要将甲方给定的KML格式范围线进行航线边界外扩，在范围线外扩的基础上结合现场勘查情况合理地进行航线规划。根据甲方要求，本项目航线旁向重叠率需达到80%，航向重叠率需达到70%，采用扫描航线模式进行航线规划。

（2）航线高度。航线高度简称为航高，其中包括相对航高和绝对航高。相对航高是指无人机挂载设备物镜中心在拍摄瞬间相对于某一基准面（通常是指摄影区域地面平均高程）的高度。绝对航高是指无人机摄挂载设备中心在拍摄瞬间相对于大地水准面的高度。绝对航高与相对航高的关系如式（1）所示：

H绝=H平+H相（1）

式（1）中：H绝为绝对航高;H平为摄影区平均高程面;H相为相对航高。

此项目因属于山地飞行，采用分段飞行方式以保证航线内落差小于50M。

（三）临时空域申请

在确定航线高度和航线范围后，携带航线、行高数据，前往航飞工作区空域管理部门进行临时空域申请。空域管理一般由空军管理，如在机场附近还需联系民航局，以保证飞行安全。

二、野外项目施工

（一）地面像控点布设

在航摄飞行前，一般采用主动布控方式，按照一定的间距，选择开阔且合适的位置，利用提前制作好的标靶，或区域内已有特征性标靶进行布控，在重点区域及高差较大航测区段对地面控制点加密布控。在无人机作业架次的规划中，需要充分考虑每个飞行架次内都要有一定数量的地面控制点，地面控制点需分布均匀，地面控制点均匀布设于高差不同的地方，高处和低处都必须有一定数量的地面控制点，并且保证架次之间的接边处有三个或以上的公共点。利用GNSS RTK技术开展地面像控点测量，观测10个以上测回，每测回间时间间隔超过10s，每测回观测值需在RTK测量值固定且对中整平后开始记录。测回间的平面坐标分量较差不大于2cm，垂直坐标分量较差不大于3cm。10个测回结果取平均值作为地面像控点测量最终成果。

（二）飞行采集

为了提高工作效率，飞行起降点选定尽量满足可辐射当天飞行范围航线，减少因搬站造成的工作效率减少。起降点尽量选择在地势较高的地方，以防止无人机在飞行中因地形遮挡造成数据链路丢失的情况，且一定要满足前方空域开阔，以满足无人机进行起降操作。起飞前，再次检查航线是否安全，避免造成无人机自动巡航阶段发生碰撞事故。检查应急返航是否启动，检查应急返航航线是否安全，以保证无人机在发生链路中断的情况下可以触发应急返航并且安全返航起降点。视距内飞行时，观察员因密切观察无人机工作状态，监视无人机飞行参数，确保无人机及载荷设备处于正常工作状态，保持各个工作人员通信正常，以做好应急干预准备。超视距飞行时，应密切监视无人机飞行高度，飞行速度、飞行姿态等飞行参数。一旦出现异常应及时进行干预。在飞行中如遇到数据链路中断，应首先检查是哪个数据链路发生中断。下行链路发生中断时，首先检查无人机与地面站之间是否被障碍物遮挡，如是障碍物遮挡等待无人机飞回自行链接下行链路即可。如非障碍物遮挡造成下线链路中断，可尤地面站操作无人機返航进行降落。上行链路中断时，首先检查地面站与信号基站是否连接正常、信号基站电量是否充足，如是信号基站电量不足或基站与地面站连接异常，及时更换信号基站电池及重新连接地面站，等待无人机下行链路自行链接。如非信号基站电量及基站与地面站连接问题，等待无人机自动触发应急返航。

三、采样数据初期检查及处理

（一）数据下载

每架次结束后需及时使用相关的下载软件下载飞行记录数据文件，并且使用相应的检查软件对本架次飞行数据的完整性和质量进行一次检查，检查是否存在数据丢失的情况。待本工作日飞行任务结束后统一拷贝影像数据，结合每架次飞行结束后下载的POS数据比对检查是否与影像数据一致。

（二）像片的预处理

利用专业图片处理软件，对影像数据进行调色调光处理。在整个航线段内选取具有一定代表性的影像数据作为基准样片，对其进行调色调光等处理，最后利用专业图片处理软件对整个航摄区所有影像数据进行一次统一的调色调光处理。

四、三维实景建模

在完成野外采集任务并完成采样数据初期检查无误后，就可以进行三维实景建模的工作了。在这里采用Context Capture软件进行三维实景建模。导入影像数据、空三解算、重建TIN、创建白模、纹理映射、建立三维场景。最终在完成三维实景建模的基础上，我们就可以进行BIM设计、土方量计算、环境治理等各项工作。

五、结语

无人机倾斜摄影测量技术的出现与发展，促进了工程建设项目效率的提高。比较传统测量，无人机倾斜摄影测量技术更能直观地体现出一个项目的整体状况。通过细化工作流程，可以提前发现工作中可能出现的一些问题，提前做好备用方案，以方便在实际工作中快速解决问题，提高无人机三维倾斜摄影测量的工作效率，以便快速准确地完成三维实景建模，为施工项目提供有利的帮助。

参考文献：

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