齊志遠

摘?要：?土石方量的測量與計算貫穿于基坑施工的全過程。施工過程中機械設備多、噪音污染大，能見度差，現(xiàn)場測量工作安全隱患較大。本文以長江文創(chuàng)產業(yè)園項目為例，探索利用無人機進行攝影測量，替代傳統(tǒng)測量手段，經過軟件處理形成方格網數(shù)據及正射影像圖，并對成果精度進行評定，可為類似工程提供參考。

關鍵詞：?攝影測量;?無人機;?正射影像;?方格網;?精度評定

【中圖分類號】P228.4??【文獻標識碼】A?【文章編號】1674-3733（2020）18-0042-02

前言

航測作為測繪發(fā)展的新技術，以其覆蓋面廣、數(shù)據現(xiàn)勢性強、影像分辨率高等優(yōu)點，已經在國土、農業(yè)、環(huán)境監(jiān)測等領域獲得了廣泛的應用。但是對于建設工程項目來講，傳統(tǒng)的航測成本過于高昂。而消費級無人機的出現(xiàn)，為解決上述問題提供了嶄新的思路。該方法不受場地障礙影響，費用相對低廉，在對場地土石方量追蹤管理方面成本較低，同時由于避免了大量人工現(xiàn)場作業(yè)，大幅提高了測量人員的安全保障。

1?工程概況

長江文創(chuàng)產業(yè)園項目位于基地東北角，主要由地面以上1#～4#樓四棟單體及二層地下室組成。單體在地面以下由地下室連為一個整體，地下室不設縫，為一個整體，建筑面積64163.50平方米?；用娣e46900平方米，周長超過1000米，最大開挖深度15米，屬于大面積深基坑工程。

2?外業(yè)流程

2.1?測區(qū)踏勘

項目東側為光谷四路，道路中心線距離基坑邊緣40米。項目周邊無三層以上建筑物，無高壓走廊，擬定飛行區(qū)域上方200米以內未設禁飛區(qū)。項目西北角地勢較高，已完成場平，可作為無人機起降點。見下圖2.1.1。

2.2?航線規(guī)劃

本次任務選用大疆精靈4四旋翼無人機，配合Altizure軟件進行航線規(guī)劃，設定拍攝高度80米，東西方向折返飛行，航向重疊65%、旁向重疊65%，共計7個航帶，照片數(shù)量81張，飛行時間16分鐘。見上圖2.1.2。

2.3?相控點測設

布設要求：（1）相控點應布設在相對平坦的地面上，避免植被和水面區(qū)域。（2）相控點的數(shù)量應滿足最低解算要求。（3）相控點的分布須有效覆蓋測區(qū)四角且每個相控點最少能在兩張照片上找到。（4）相控點標識應清晰銳利便于刺點。

本次任務共布設相控點5個，分別位于測區(qū)四個角點及中心。所有相控點均為平高點，相控點的三維坐標用GPS?RTK測得。

2.4?數(shù)據采集

飛行任務設置完成后上傳至云臺，無人機將根據飛行任務自動完成飛行和拍攝。

3?數(shù)據處理

3.1?數(shù)據處理流程

數(shù)據處理作業(yè)流程圖（以PIX4D后處理軟件為例）

3.2?原始數(shù)據準備

原始數(shù)據包括影像數(shù)據、POS數(shù)據以及控制點數(shù)據。

POS（相機姿態(tài)參數(shù)）在飛行拍攝時會自動記錄在相片屬性中，通過軟件MagicEXIF進行編輯。用于后處理的相機姿態(tài)參數(shù)包括相片名稱、相機云臺經度、緯度、高度、俯仰角ψ、航偏角ω、橫滾角κ。

3.2?控制點聯(lián)接

控制點聯(lián)接也叫刺點，同一個相控點至少要求在兩張不同的相片中刺出。

影像數(shù)據、POS參數(shù)和控制點聯(lián)接完成后，使用軟件自動處理運算功能，生成質量分析報告、DSM、DOM、網格三維坐標和正射影像圖。

4?質量分析報告

主要關注區(qū)域網空三誤差、自檢校相機誤差和控制點誤差。

4.1?區(qū)域網空三誤差

Mean?reprojection?error就是空三中誤差，以像素為單位。相機傳感器上的像素大小通常為6微米（μm），不同相機可能不一樣。換算成物理長度單位就是0.166577*6μm。

4.2?自檢校相機誤差

R1、R2、R3三個參數(shù)不能大于1，否則可能出現(xiàn)嚴重扭曲現(xiàn)象。?本次試驗R1、R2、R3?分別為0.001、-0.008、0.003，均小于限差。

4.3?控制點誤差

ErrorX、ErrorY、ErrorZ為三個方向的誤差。其中誤差最大的點為Error（1）?X方向，達到了0.063m，其他所有方向的誤差均小于0.05m，能夠滿足本次試驗的要求。

5?成果精度分析

從航測法獲取的地面網格點三維坐標中任意均勻選取24個特征點作為樣本，將該方法與傳統(tǒng)GPS-RTK測量法進行比較（假定GPS法測量結果沒有誤差）。計算結果顯示，航測處理下24個檢查點平均誤差3.7cm，最大誤差13.9cm，高程中誤差5.8cm，測量成果完全可以滿足任務設定的要求。

6?結語

相對于傳統(tǒng)土石方測量方法，無人機航測技術具備如下優(yōu)勢：

①更加機動、靈活，不受地形限制，在平緩、陡峭地區(qū)均適用;

②數(shù)據采集更加快速，傳統(tǒng)方法數(shù)據采集通常需要數(shù)天，該方法一般僅需一天就能完成，特別是當測量面積較大時其優(yōu)勢更加明顯;

③在測得地形高程數(shù)據同時，該方法獲取了影像數(shù)據，可更加精確界定土石方的計算范圍，使計算結果更加精準;

④所得的DEM為數(shù)字形式，可直接導入商業(yè)軟件中進行計算分析，提高了計算效率;

⑤減少了人員投入，減輕了外業(yè)工作量，節(jié)約了生產成本。

參考文獻

[1]陳淼新、袁樹才、孫雨，無人機航空攝影測量在土方平衡中的應用，測繪與空間地理信息，2017.12.

[2]肖衛(wèi)峰，無人機航空攝影測量技術在地形測量中的應用與實踐，理論與創(chuàng)新，2018.8.

[3]無人機航空攝影測量在土石方量計算中的應用，搜狐網，2018.6.