无人机航测 PhotoScan软件组合应用选择渣土场

南方森林茂盛的丘陵地带，因缺乏原始地形数据，给工程施工的渣土场选择及测量工作增添了许多难度。如到现场勘探，会发现茂密森林里的飞鸟爬虫对勘探人员的安全有很大隐患，谷狭坡陡带来的险峭地形也使行进异常困难，且GPS在森林深处无法接收信号。基于此难题，在实际施工中，应用无人机航测+PhotoScan软件组合，安全、高效地解决渣土场选址问题。

1   工程概况

张吉怀铁路凤凰站配套基础设施建设项目，位于凤凰县沱江镇大青瓦村和大黄土村，包括前广场、交通转换站、站前道路及景观绿化带，总建筑面积约5.8万?㎡，造价4.37?亿元。工程项目所在区域存在大量林木树兜或混凝土（石砌）构造物，渔塘、山沟及软土淤泥区，土方工程量约100万?m3。拟选择的渣土场地处项目周边的丘陵地带，海拔在415~480?m之间，低山、高丘交替，谷狭坡陡，地形地貌变化非常复杂，且无原始地形数据，项目测量工作存在大量不便。

2   解决方法

2.1   选用无人机航测

我国航测无人机发展最早可追溯到20世纪90年代，至2017年已经发展到第四代航测无人机。本工程选用一台大疆精灵4民用级别无人机，具有1?240万像素，可影摄超高清图片，一次飞行长达半小时，理论飞行高度和飞行距离可达5?km。

通过无人机高空的良好可视性以及实时影像传播，技术人员可排除掉茂密山林对视野的绝对影响，快速看清地形地貌，理性分析山坳走势，真实判断此地块是否可用作渣土场。

2.2   后期PhotoScan软件处理

PhotoScan是一款基于影像自动生成高质量三维模型的优秀实景建模软件，无需设置初始值，无需相机检校。根据最新的多视图三维重建技术，可对任意照片进行处理，通过控制点可以生成真实坐标的三维模型，从而生成高分辨率正射影像（使用控制点可达5?cm精度）及带精细色彩纹理的DEM模型。有了这种高精度的DEM模型，可结合GIS软件顺利测算渣土场容量值。

3   具体步骤

3.1   无人机放飞

连接无人机，找到待测地形，寻找前方与上方无遮挡物的合适位置，放飞无人机，使无人机放飞到一定高度按S形路线对待测地形进行航拍。一般情况下无人机飞行高度比待测地形最高处高50~80?m即可。

3.2   无人机拍摄和影像质量要求

根据CH/Z 3005—2010《低空数字航空摄影规范》，像片重叠度应满足以下要求：航向重叠度一般应为60?%~80?%，最小应不小于53?%；旁向重叠度一般应为15?%~60?%,最小应不小于8?%。

实际航线规划时，飞行人员应尽可能设置较高像片重叠率，避免出现航摄漏洞导致重复飞行，减少作业成本。无人机航摄完毕，筛选航片，需剔除起飞和降落阶段航拍影像，仅保留无人机航线飞行阶段拍摄的照片。

3.3   PhotoScan软件操作

删选好照片后打开PhotoScan软件，点击“添加模块”按钮准备导入航拍照片，添加好照片后对其进行“对齐操作”（图1）。

图1??PhotoScan软件界面（计算机截图）

根据需要，选择高精度对齐，点击确定，软件会根据航拍照片的坐标、高程信息、相似度进行自动排列。照片对齐后“建立密集点云”，同样根据需求选择高质量、密集点云生产后点击“生产网格”，接着“生产纹理”。如映射模式选择正射影像，混合模式则选择镶嵌。至此，可输出拼接成果。点击“build DEM”一般参数默认，不做修改，处理完毕后，即可点击文件导出DEM文件（图2）。

图2??photoscan模拟渣土场地形

3.4   后继软件应用

DEM模型结合GIS软件，即可对拍摄对象的距离、面积、体积进行量测（图3）。

图3??现场实景云点

4   应用效果

与传统人工测量相比，利用航拍+PhotoScan软件组合，能大幅度提高工作效率，且为测量人员的生命安全提供保障。在张吉怀铁路凤凰站配套基础设施项目中，技术人员仅花费一天半时间，航拍照片500多张，航拍面积5万多㎡，密集点云数百万点，几乎零成本解决了渣土场的选址问题。

5   小结

后续施工过程中，项目还将持续利用此项技术，不断深耕发展与探索，运用此项技术继续协助解决项目早期的地形数据问题，真实还原施工现场协助解决施工场地布置问题；通过可视化及信息化的数据，科学地、动态地布置施工场地，确保达到四节一环保的绿色施工要求。