呼和浩特市政工程设计研究院有限公司 内蒙古呼和浩特市 010020
摘要：随着科学技术的发展，我国的无人机技术有了很大进展，并在道路工程中得到了广泛的应用。传统的道路改造设计主要基于对历史事故数据进行统计分析以及现状调研，而人工观测具有局部性、主观性和低精度等特点。随着无人机航拍技术的不断成熟，在道路交通事故现场摄像技术、快速制图等领域的应用已有学者进行了研究，但尚未广泛的应用于道路设计。文章主要是通过在实际案例的应用，介绍了无人机技术在道路现状问题排查及道路状况分析中适用的主要情况，并分析了无人机技术在道路设计中较传统拍摄记录方法的优势。
关键词：无人机技术；航拍；道路改造设计
引言
无人机航测技术是利用无人机作为平台，通过机上搭载的红外图像摄取装置、雷达扫描装置、超声波探伤装置等，脱离地面平面空间的限制，在空中立体、多角度、多层面地对目标进行检测，获取的数据可实时通过机上数据传输装置传送到地面控制站。检测过程中，无人机的地理位置信息、时间信息、姿态信息、磁偏角信息等诸多辅助记录的数据也将同时传输到地面控制台。
1无人机测绘成果种类及获取方法
1.1航拍视频数据
在利用无人机进行相关的拍摄工作当中，所提供的视频数据能够将公路设计范围之内的各种地理环境、地势条件、人文环境、基本农田方面的类型和状况、相关的建筑物种类及情况等各种数据信息直接、清楚的展现在工作人员面前，从而拉近设计人员与公路设计实际情况之间的距离，达到对公路设计现场实际环境的快速辩识的目的。在通过无人机进行航拍视频数据获取时需要借助多旋翼类型的无人机搭载相应的云台相机实现，航拍过程主要有手动引导和自动航拍两种方式，其中手动引导航拍的方式主要针对的是比较重要的规划设计项目，例如互通枢纽立交、大跨径桥梁等，这些比较重要的项目区域在进行无人机航拍是需要对其区域内的多个视角上的实际情况进行数据信息的获取。
1.2数据建模生成补偿系数
在不同的环境下受到温度、气压等外界环境的影响不尽相同，而且精度越高的静力水准仪往往越容易受到外界环境的影响，仅通过滤波无法过滤掉此类干扰因素。因此，必须选择一个补偿系数对监测值进行修正，以此获得真实的影响值。由前期采集的沉降监测数据，利用抛物线差值法拟合温度曲线，针对单独的点位生成独立的补偿系数。在生成补偿系数后，系统后台能够通过监测数据不断修正补偿系数，以适应外界环境的变化。系统在通过12～24h的数据采集并生成第一组补偿系数后，即可进入正常工作状态。
1.3三维实景模型数据
三维实景模型数据是通过无人机的倾斜拍摄方式的利用来对公路设计区域内的地物表面以及侧面纹理信息进行获取，然后建立相应的三维立体模型数据。在所建立的三维立体模型当中能够准确对公路设计范围内的地物的长度、高度、面积以及体积等信息进行获取，并且还能够准确判断地物类型、特征属性等信息，具有真实、高精准度、纹理清晰的特点。三维实景模型数据的获取过程需要借助多旋翼类型的无人机搭载五镜头倾斜摄像机来对公路设计范围内的地物信息进行多方位的航测，从而获取相应的地物表面和侧面纹理信息的航片，然后再经过相应的数据处理手段最终生成相应的具有真实纹理性的三维实景模型。
2设计过程
（1）首先，明确项目范围、内容及实施计划，有针对性的对沿线各类路段进行排查，建立典型路段安全需求模块。（2）通过事故资料分析，将已发生事故分布于道路平面图，初步确定事故多发点位。继而根据该点位事故发生的位置、形态，应用无人机航拍有针对性的拍摄排查，结合无人机拍摄的全景照片、视频资料，分析事故发生的原因与道路条件、周边环境及车辆行驶轨迹之间的相对关系。（3）围绕工作的总体目标，依据相关文件、规范，着重对典型需求模块（开口整治、平面交叉、集镇化路段、路侧险要路段等）提出改造设计方案。
3无人机测绘成果在公路设计中的应用及分析
3.1在工程可行性研究阶段的应用及分析
在公路设计工作开展之前需要对公路设计范围内的现场环境和状况进行充分的了解，从而使得公路实际设计出的路线符合相关的要求，这就是可行性研究阶段的目的。在进行实际环境了解调查时可以利用多旋翼类型的无人机来进行辅助调查工作的开展，对设计范围内的重要部位或者一些视线范围之外的部位通过无人机技术来获取相关的信息，从而提高在公路设计可行性研究阶段的数据获取的速度，并且在成本投入上也得到了一定的降低效果以及对人力物力的有效减少。
3.2路侧横向干扰排查
路域环境为影响道路美观及行车安全的因素之一，过村过镇路段路侧存在连片商铺或建材等堆积。项目路现状设置了辅道及绿化隔离，但路侧居民户户接入，辅道未发挥实际作用。对主线横向干扰较大，航拍图可以直观体现路段搭接道路的整体情况及周围环境。
3.3制作正射影像图（DOM）
首先要对采集到的影像记录进行处理，使其满足特定的视角和规范的格式。利用专用格式变换软件对影像控点图像中不同空间位置的像素点在基准面内交汇，形成正射影像图（DOM），作为图像比较的基准。利用无人机拍摄的照片，图片的边缘会存在广角变形的情况，因此需要注意图片的有效检测范围，一般为中心四分之一视场。
结语
综上所述，无人机航拍技术应用于道路建设项目勘查、设计工作阶段，避免了传统调研方式的缺陷，提高了调研工作的效率及拍摄资料的精确性、全面性，系统的体现了道路现状及周边环境。无人机航拍技术与事故资料结合，能够更直观的体现事故多发点段的现状情况，辅助进行事故形态分析及改造方案研究，改造设计的重点更具有针对性，对降低交通安全风险、减少交通事故数量，提高公路通行能力、路况水平，从根本上改善公路安全水平。
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