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测绘新技术在公路测量中的应用研究运用

来源:现代测绘 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-02-03
作者:网站采编
关键词:
摘要:1 无人机机载激光雷达技术 1.1 无人机机载激光雷达技术的优点 随着时代的发展,在公路测量中需要采取大量坐标数据,构成数字表面模型 (DIGITALSURFACEMODEL,英文缩写为DSM),并生成数

1 无人机机载激光雷达技术

1.1 无人机机载激光雷达技术的优点

随着时代的发展,在公路测量中需要采取大量坐标数据,构成数字表面模型 (DIGITALSURFACEMODEL,英文缩写为DSM),并生成数字高程模型(DIGITALELEVATIONMODE,英文缩写为DEM)。过去制作DEM,需要使用飞机进行航空摄影,采用空中三角立体测量技术并辅以地面测量配合,外业周期长、难度高、精度低,已经难以适应当今社会的发展。无人机机载激光雷达技术分辨率高、动态探测范围大,能在短时间内直接、快速地获取真实地表的高精度三维信息 (包括LIDAR的三维坐标),从而大大减轻地面外业作业量。使用无人机机载激光雷达技术,可以同时获取DSM模型与DEM模型,精确描绘地表、地貌、地形的三维特征。

1.2 在公路测量中应用无人机机载激光雷达技术

新疆某段高速公路项目,公路沿线区域多为人烟稀少的荒漠、戈壁,地形崎岖、交通不便,冬季时有大风、大雪;测区内水准点分布较少,一些水准点年久失修,出现了自然损坏。测区需穿越高山山谷,整个测区内高度相对落差超过1 500 m。项目施工又急需测绘人员提供详细的三维数字化地形图,有鉴于此,测绘人员决定使用无人机机载激光雷达技术。

测绘人员首先选定了无人机与机载激光系统,确定了数据采集的范围( 沿路线中心线左右两侧300 m)、DSM模型地面点高程插值精度 (中误差<0.5 m),数字正射影像分辨率 (0.2 m);继而布设无人机航线、无人机航线起始点经纬度坐标;然后操纵无人机进行航摄 (航摄仪焦距为28 mm,CCD单元尺寸为8 μ m,激光扫描角为60°,航向重叠度为60%,旁向重叠度为30%,激光扫描重叠度为23%)。由于航线上出现了大量地面积雪,测绘人员不得不进行了多次无人机航测,前后历时一个多月才获取全部数据。

在获取数据后,技术人员对数据进行了差分处理,将机载GPS正反解差值控制在0.1 m以内;然后进行激光点自动分类→检查、修改DSM模型→继而进行激光精细分类→导出地面点→调入数码影像数据,添加相片间的连接点→进行影像色彩接线→生成正射影像,最终生成DSM模型。

2 无人机倾斜摄影技术

2.1 倾斜摄影技术的特点

倾斜摄影系统由多头相机、GPS、姿态定位系统共同构成。多头相机用于从五个角度进行拍摄,GPS用于获取三个线元素,姿态定位系统用于记录多头相机在曝光瞬间的三个角元素。进行倾斜摄影,必须设计好无人机航线,确定旁向重叠度达到30%,航向重叠度达到66%。若需要生成三维模型,需将航向重叠度设置为70%,旁向重叠度设置为50%。

在获取无人机倾斜摄影的影像数据后,技术人员需根据影像数据的特点以及多头相机定标参数、无人机拍摄姿态数据对影像数据进行几何校正;然后进行多视影像联合平差,导入连接点坐标、控制点坐标、GPS数据进行联合解算→进行多视影像密集匹配,生成DSM模型,并进行真正射影像纠正,最后进行三维建模。

2.2 在公路测量中应用倾斜摄影技术

某市某区,面积大约为1.57 km2,区内地物复杂,有大型建筑物、道路、篮球场、树木、人行道、水泡,建筑物高度在80 m以下。该区要进行公路改建,因此,测绘人员使用无人机倾斜摄影技术对该区进行了公路测量。

测绘人员选择旋翼无人机,利用RTK测量选择好的像控点实地三维坐标、检查点三维坐标 (每个点测量两次,取数据平均值);然后为无人机倾斜摄影系统设置地面分辨率、多头相机曝光参数、航向重叠度80%、旁向重叠度70%、飞行高度200 m、飞行速度5 m/s、相机倾斜角45°;再启动无人机,遥控无人机沿航线飞行,按3 s张的频率进行自动拍摄。无人机前后在五条航线上进行航拍,飞行了5个架次,历时60 min,获取了7 500张相片,大小为60 GB。

在获取无人机航拍数据后,技术人员使用PIX4DMAPPER软件,导入影像数据。软件对数据进行自动校正,并显示出测区详细的影像信息、位置信息。然后,技术人员在软件中导入像控点文件,标出控制点位置 (每个控制点对应4张数码相片)。

之后,技术人员使用SIFT特征提取算法,结合像控点坐标与多高影像外方位元素数据,提取影像特征,将连接点-连接线、控制点坐标进行联合平差,计算出每张数码相片的外方位元素与坐标,从而完成三角测量处理。完成三角测量处理后,技术人员进行点云加密处理。最后生成具有实景效果的DSM模型与数字正射影像图。

文章来源:《现代测绘》 网址: http://www.xdchzz.cn/qikandaodu/2021/0203/591.html



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