高速公路检测中无人机影像的应用

前言：想要写出一篇引人入胜的文章？我们特意为您整理了高速公路检测中无人机影像的应用范文，希望能给你带来灵感和参考，敬请阅读。

［摘要］高速公路作为城市交通要道，其工程自然具有体积庞大、环境复杂的特征，因此在施工过程中必须先了解工程周边环境，再根据环境条件来设定施工方案，此时就有必要开展高速公路检测工作。但传统高速公路检测工作依赖人工，人工面对庞大的施工面积往往力不从心，同时还可能面临风险，因此必须改变人工检测工作方式，此时无人机影像技术就给予了改变契机，利用该项技术可有效提高检测效率与安全水平。对此本文为了了解无人机影像在高速公路检测中的应用将展开相关分析，阐述无人机影像特征与高速公路检测需求、优劣，并提出无人机影像在检测中的应用方式。

［关键词］无人机影像；高速公路检测；工程环境

引言

无人机影像是现代提出的一种检测技术，其可以取代人工前往复杂环境中获取影像，并将影像实时传输到人工端供人查阅，由此既可实现检测目的，说明无人机影像技术确实具有高速公路检测功能。但值得注意的是，要通过无人机影像进行检测就必须掌握正确方式，否则检测质量将大大折扣，因此有必要对其应用进行分析，此举具有一定现实意义。

1无人机影像特征与高速公路检测需求

1.1无人机影像特征

无人机影像技术大体可以分为两个部分，即无人机、人工端，下文将对两个部分的具体内容进行分析。

1.1.1无人机无人机影像技术中的无人机由无人机载体、机载摄像头、通信装置组成，在人工的控制下无人机会在检测范围内飞行，同时机载摄像头也会对视野范围内的图像进行拍摄，且摄像头的视野角度也受人工端控制，由此通过无人机及摄像头就实现了检测图像的采集，而所采集的图像会实时通过通信装置发送到人工端，由人工端接收、展示，供人查阅。

1.1.2人工端现代无人机影像技术中人工端主要由触屏式控制设备来实现，如常见的平板电脑，此类设备通常具备显示、控制一体化的功能，能够接收无人机通信装置传输而来的检测图像，同时人工可以通过触屏操作方式对图像显示比例、图像储存、摄像头视野角度进行控制。另外，除触屏式控制设备以外，人工端还包括无人机控制装置，该装置主要是对无人机的飞行速度、角度、高低等进行控制，配合触屏式控制设备可以便捷的完成高速公路检测工作。

1.2高速公路检测需求

高速公路检测的需求如下。（1）检测所得内容必须全面，应当覆盖整个检测范围；（2）检测结果必须详细、准确，以便于后续分析工作开展。这一条件下，如果使用无人机影像技术进行检测，则技术检测结果就应当具备检测范围全覆盖、检测图像清晰度高的特点，否则分析工作必然受到影响，对此在技术应用中应当做好检测范围规划、设备选型工作，由此可满足检测需求，保障检测质量。

2无人机影像应用优劣

无人机影像在高速公路检测中的应用固然是有明显优势的，但不代表其没有劣势表现，因此为了正确使用无人机影像来进行检测，有必要对其应用时优劣进行分析。

2.1优势

无人机影像在高速公路检测中的优势非常明显，大体可以分为三项，即成本较低、图像精度高、检测机动力强、安全性高，各优势表现如下。

2.1.1成本较低目前，市面上的无人机与相关配套设施（不包括机载摄像头）的总成本少则几千元、多则几万元，相较于需要持续支出成本的人工模式，无人机影像的成本显然更低，即使算上比较先进的摄像头设备，该项技术的成本最多也就十万元，这是传统人工模式不可比拟的优势。

2.1.2图像精度高图像精度问题在传统人工模式下一直受人诟病，即工作人员大多是采用绘制、现场拍摄手段来进行影像采集，因此其精度难以保障。但无人机作为电子技术与信息技术结合后的产物，其先进的设备水平与可调的参数可以有效提高图像精度，而此举有利于后续工程计算精度，说明检测质量比较优秀。

2.1.3检测机动力强面对复杂、庞大的检测环境，如果要求人工一步步地进行检测必然会造成以下问题，代表人工检测机动性差，而无人机的使用显然就消除了这一问题，其机动性远超人工，能够将原本可能需要数月完成的工作缩短到几天，同时其检测能力也完全符合实际要求。

2.1.4安全性高复杂环境中总是存在一些危险因素，如果人工进行实地检测，则很可能与这些危险因素接触，导致危险事故发生，但在无人机影响技术中，人工就不必进行实地检测，检测工作的安全性自然提高。

2.2劣势

虽然整体上无人机影像的应用表现优势明显，但其也存在劣势，即无人机非常容易受到外部环境因素的干扰，具体表现为以下几点。（1）无人机在运行过程中如果遭遇了恶劣天气，则无人机无法正常飞行，且机载摄像头也可能受到影响，无法继续采集高质量影像，因此天气对该项技术的使用造成了限制，说明该项技术易受环境因素干扰；（2）无人机之所以能够将采集影像实时传递到人工端，是因为其通信装置与人工端之间保持着信号交互关系，但实际情况中如果无人机遭遇了信号干扰因素，就会出现影像传输不及时、影像缺失或失真等问题，而现实环境中信号干扰因素有很多，如雷电或较大的遮挡物等，所以再次说明了无人机比较容易受到外部因素的干扰，相关人员应当有意识地规避。

3高速公路检测中无人机影像的应用方式

3.1准备工作

检测中为了保障检测质量必须做好准备工作，该项工作内容包括以下方面。（1）对整体工程范围进行划分，得出若干检测区段，由此形成区段性检测范围，各区段无人机影像检测需在此范围内进行；（2）做好设备选型工作，主要对机载摄像头进行选择，必须保障摄像头视野角度可控，且清晰度良好；（3）对无人机飞行参数进行测试，确认其抗风能力的大小，即因为无人机在高空飞行过程中必然会遭遇较强风力，如果无人机不能抵抗风力，就会导致影像采集晃动，出现检测质量问题，所以要根据无人机实际抗风能力的大小确认其飞行高度，以免遭遇过强风力；（4）因为在无人机影像检测应用中工作人员需要同时对两个控制设备（触屏式控制设备、无人机控制装置）进行操控，所以实际操作的难度较大，必须由专业人员进行操作，对此检测组织应当选择专业人员来执行工作，以免出现质量问题；（5）面对复杂的环境条件，在检测工作之前必须在检测区段内选定无人机起飞点，起飞点上方及周边不能出现障碍物，如高压线、树木等，若地面环境不满足要求，可以选择相对较高的起飞点，甚至动用设备来进行检测，这一切取决于检测工作的实际需求，当合理慎选；（6）需要通过气象部门了解检测时期内的气象变化，必须避开大风、大雨、打雷天气，因在这些气候条件下无人机是无法正常工作的，或者摄像头会被雨水附着而无法清晰拍摄，严重时甚至可能被雷电击中，同时若检测过程中发现了气象变化，就必须暂停检测；（7）检测之前有必要对无人机、机载摄像头、各控制设备的参数进行全面检测，若发现问题需及时处理，必须在一切参数正常的情况下才能开始检测。

3.2正式检测

在准备工作一切就绪的条件下即可进行正式检测，首先建议以两人一组的形式组织检测小组，小组内两人分别负责操控与指导，如当指导人员发现影像采集出现问题时，则可以及时提醒操控人员暂停检测，以便于及时处理问题，且此举也能让操作人员更专注地进行操作，有利于操作质量，由此小组需要在指定起飞点开始检测，先让无人机垂直升空，待其达到周边无障碍的高度之后停止，随之从高空角度进行俯视采集，可知地表信息，但如果地表上存在遮挡物，如茂密的树林等，就要降低无人机高度，在树林间进行检测，获取地表影像。其次在检测过程中，操控人员必须合理控制无人机的飞行速度，如果无人机飞行速度过快，机载摄像头就没有足够时间对焦，采集影像是非常模糊的，呈失焦状，不能用于实际分析，而合理的飞行速度并无定时，需要操控人员实际测试来把控，同时建议指导人员携带硬盘等外挂式数据储存器前往现场，待检测开始，利用储存器将所有影像记录，这样可以将分析工作与检测工作分割，确保两者之间关系清晰，避免工作之间的冲突，自身只负责观察检测实时图像的质量或分析无人机等是否存在问题。最后操控人员必须严格依照检测航线来进行操控，即因为高速公路环境复杂，所以盲目进行检测很难保障所得影像有价值，这时就必须先设定检测航线，操控人员应当依照航线标准来完成检测工作，通常情况下航线之间的间隔不要超过100m，否则会导致较大的盲区。

3.3内业处理

经过正式检测，借助无人机与机载摄像头可得环境影像，而因为检测过程中不便开展影像分析工作，所以必须在影像采集完成后对所得影像进行处理与分析，该项工作即为内业处理。通常情况下，相关人员可以采用相关技术软件来完成内业处理工作，如Pix4Dmapper等（不同软件的操作流程不同，因此本文将以Pix4Dmapper为例进行分析），处理步骤如下。（1）做好原始数据准备工作，包括影像数据、POS数据、像控点数据，需要对这些数据进行分类、排序、整合等操作，以保障数据完整，便于处理与分析；（2）根据相关标准，对所有原始数据中不合格数据进行剔除，不合格数据泛指重叠数据、模糊影像、不属于检测范围内的影像（区段边界影像除外）；（3）对数据源进行整理，建立数据处理方案，随之导入POS数据，同时设定POS坐标系，采用Pix4Dmapper像控点编辑器在影像中标定控制点；（4）在Pix4Dmapper像控点编辑器控制点标定后，使用现有POS数据对影像进行三角测量运算；（5）根据三角测量运算结果，使用三维点云技术对影像进行进一步处理，可提高影像DEM（DigitalElevationModel，数字高程模型）与DOM（DocumentObjectModel，文档对象模型）的精确性，整体影像的分辨率、准确性也将有所提升。此外，如果影像中存在一些并不严重的扭曲、错位现象，或者需要将影像拼接起来，则可以使用DEM获取和正射影像生成方法来进行处理。

4结语

综上，本文对无人机影像在高速公路检测中的应用进行了分析，阐述了该项技术的特征与高速公路检测需求、优劣表现及应用方式。通过分析可知，无人机影像在高速公路检测中应用价值突出，虽有优劣表现，但整体优大于劣，无伤大雅，在应用中该项技术能够起到快速完成检测目的，并能保障检测质量。

参考文献

[1]赵青岩.无人机航测在高速公路建设中的应用[J].山西建筑，2017（36）：200-201.

[2]李超，尚金帅，郑敦勇，等.无人机影像在高速公路检测中的应用[J].科技经济导刊，2017（3）：6-7.

[3]杨明纲.无人机影像在高速公路检测中的应用[J].黑龙江交通科技，2018（6）：208-209.

[4]俞建康.采用无人机航测技术实现高速公路建设用地批后监测的探索[J].浙江国土资源，2019（12）：46-49.

[5]徐海锋.无人机摄影测量技术在公路工程勘测中的应用[J].中国新技术新产品，2020（7）：17-18.

[6]罗国坤.无人机航测在公路地形测量中的应用[J].黑龙江科技信息，2016（27）：15.

作者：李爱伟 单位：苏交科集团股份有限公司