一、引言
民用无人机制造业是近几年快速发展的新兴产业, 在个人消费、农业植保, 工程勘测, 国土规划, 电力巡检, 森林防火等领域的得到广泛应用, 在国民经济和社会生产生活中正发挥越来越重要的作用。目前, 民用无人机的系统集成、自主飞行、智能避障、高精定位能力不断突破, 续航能力、安全性能有效提升。无人机航测具有结构简单, 成本低等技术优势, 其获得高分辨率影像数据可应用于多个领域, 适合于我国信息化发展的需要。无人机航测是传统航空摄影测量手段的有力补充, 具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业成本低等特点, 在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取方面具有明显的优势[1]。而山区农村公路设计要求低, 设计选线多依据测设人员现场调查和现场信息收集, 但受山区地形地势影响, 现场调查和现场信息收集困难, 因此利用无人机高分辨率影像获取和现场数据能力, 用于辅助现场设计人员的选线, 能够大大提供山区农村公路选线效率。本文主要探讨无人机在山区低等级公路选线中的应用, 以方便设计部门根据地形图结合航拍影像图科学、合理、高效的确定山区低等级公路的路线走向。
二、无人机航拍选线的原理
针对山区低等级公路前期设计选线无法看到整个区域的信息、现场照片信息不全、耗时较长的主要因素, 利用无人机航拍设备配合手持RTK测绘仪器, 制定出科学、合理、高效确定路线走向的对策方案。
(一) 利用无人机拍摄关键控制点的图片和视频
使用无人机从路线起点位置跟踪拍摄路线范围内地形地貌和关键控制点, 重点搜集人员无法到达区域的照片和视频信息, 确定路线上的关键控制点直至路线终点, 对初步选出线型进行调整。
(二) 利用无人机地面站自主航线规划及飞行
使用无人机地面站自主航线规划, 在图传系统中拟定初步路线, 选择航点飞行模式, 在地图上自定义航点, 为每个航点单独设置高度、航向、云台俯仰、旋转方向和航点动作, 尽量避开飞行区域内的障碍物等危险因素, 选择最佳路线进行拍摄采集信息, 同时, 可以通过自定义航点收集到高程点、控制点的等信息。便于之后测绘人员建立控制点, 利用手持RTK沿已选的初步路线进行坐标点和标高的采集。
三、应用实例
云南地处我国西南边陲, 地形地貌复杂, 气候多样, 山地、高原、丘陵占云南总面积的94%, 山川纵横交错, 高山峡谷相间, 最高海拔6470多米。山区低等级公路项目多位于重岭山区路段, 项目等级低, 传统方法进行外业选线时, 工期较长, 定位困难, 只能依靠参照物进行定位或人工目估定位, 受地形条件影响, 部分地区人员无法到达, 外业人员需要有很丰富的经验, 因此选线精度不高, 只能利用测绘仪器做实验测量, 加大了测绘成本, 延长外业工作时间, 同时, 工作人员的人身安全存在一定的隐患。
华宁县小新寨农村公路建设工程项目位于云南省玉溪市华宁县, 路线全长2.902公里, 道路等级为四级公路, 项目区域为山区重丘陵地区, 建设条件十分复杂, 可利用无人机航拍的方法进行选线。
首先, 利用无人机进行第一次航拍, 将飞行高度升至300米高度, 快速对路线区域范围内的地形地貌, 关键控制点和重要的参照物进行跟踪拍摄, 收集到高清影像资料后即可在现场供投资业主和设计人员初步拟定路线的大致走向。根据之前拟定好的路线走向, 在无人机地面站的卫星地图上自定义航点, 为每个航点单独设置高度、航向、云台俯仰、旋转方向和航点动作, 将飞行高度降低至100米左右的高度, 细致的拍摄路线范围的地形地貌、关键控制点和参照物, 如在飞行过程中有遇到高大的树木, 岩石和水潭等障碍物, 可临时改变拍摄的高度、航向、云台俯仰、旋转方向和航点动作等参数, 选择最佳的路线走向避开。最后, 测绘人员可根据收集的影像资料, 沿初步拟定的路线走向用手持RTK测绘仪器进行坐标点和标高的勘测, 并使用专业的纬地路线软件进行路线的拟合, 交设计人员使用。使用无人机航拍配合手持RTK测绘仪器的方式, 从常规外业工作人员的选线方式平均每公里需要5.03天的时间, 缩短至平均每公里仅需要3.2天, 且无需做定位工作, 只需要做定性工作。
四、结语
按无人机配合常规勘测设备选线的新方法, 推进了勘测选线的速度, 大幅缩短了工作人员的外业时间, 不仅降低了外业工作人员的人身安全隐患, 在经济效益上, 缩短了勘测设备的租赁时间, 降低了费用成本, 为设计前期选定方案提供了有效的保障。
但需要注意的是, 使用无人机的空域、航线, 应按国家有关规定向飞行管制部门提出申请、备案, 经批准后由符合要求的驾驶员实施。同时, 无人机也受到天气、温度以及工作时间等条件的限制, 所以, 在使用新方法勘测选线时, 应制定详细的选线计划, 合理的利用设备、发挥优势, 更好的满足山区低等级公路前期选线的需求。
摘要：由于山区农村公路设计要求较低, 设计选线多依据测设人员现场调查和现场信息收集, 但受山区地形地势影响, 现场调查和现场信息收集困难, 利用无人机航拍获取高清拍摄影像数据, 用于辅助农村公路现场设计选线, 大幅缩短了外业工作时间, 降低了人员的安全隐患, 降低了费用成本。
关键词：农村公路,无人机航拍,设计选线
参考文献
[1] 吴磊, 金伟娜, 燕樟林.无人机摄影测量在公路选线上的应用研究.浙江杭州.大坝与安全, 2012·2