黃樹鑫

（國家管網(wǎng)集團廣東省管網(wǎng)有限公司，廣州 510700）

1 引言

根據(jù)無人機航空攝影測量技術(shù)的應(yīng)用情況來看，其具有操作靈活性強、造價低、機動性強等特點，提高了測繪工作的經(jīng)濟性與實效性，目前在各類工程中應(yīng)用效果顯著。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，傳統(tǒng)的測繪手段已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代油氣長輸管道建設(shè)的需要，將無人機航空攝影測量技術(shù)應(yīng)用于油氣長輸管道中，可以為管道工程建設(shè)提供豐富的基礎(chǔ)測繪成果，對其后期施工具有重要作用。

2 項目概況

粵東天然氣主干管網(wǎng)華豐LNG 儲配站和華瀛LNG 接收站配套外輸管線項目起于潮州市饒平縣所城鎮(zhèn)所城首站，止于汕頭市澄海區(qū)蓮華鎮(zhèn)蓮華末站，途經(jīng)潮州、汕頭等2市3 縣，線路總長54.585 km，管徑為φ914 mm，設(shè)計壓力為9.2 MPa，設(shè)計輸量為80×108m3/a。全線設(shè)工藝站場3 座（所城首站、饒平分輸站、鐵鋪分輸站），線路截斷閥室2 座（監(jiān)控閥室）。管道沿線穿越水域大中型5 處，穿越鐵路2 處，穿越高速2 處，穿越國省縣道4 處[1]。

3 無人機航空攝影測量技術(shù)在油氣長輸管道中的具體應(yīng)用

在長輸管道工程中應(yīng)用無人機航空攝影測量技術(shù)時，工作人員需要從項目需求出發(fā)，選擇合適的無人機設(shè)備，做好實地勘察與航線設(shè)計工作，對獲得的測量信息進行全面分析，以便得出準(zhǔn)確的測量結(jié)果，為管道工程后續(xù)施工提供依據(jù)。筆者根據(jù)自身工作經(jīng)驗，通過以下內(nèi)容對該技術(shù)的具體應(yīng)用進行詳細論述。

3.1 無人機設(shè)備的選擇

根據(jù)粵東天然氣主干管網(wǎng)華豐LNG 儲配站和華瀛LNG接收站配套外輸管線項目所處區(qū)域條件，考慮測量地形、環(huán)境等因素，本文采用一種具有多功能型航拍、影像實時回傳技術(shù)的大疆精靈4RTK 無人機。該無人機不僅能夠獲得高質(zhì)量航攝影片，還能對工程進行實時監(jiān)控，進而為其指揮調(diào)度提供依據(jù)[2]。

3.2 實地勘察與航線設(shè)計

3.2.1 實地勘察

在應(yīng)用無人機正式開展航空攝影測量前，需對項目所在區(qū)域進行實地勘察，其主要勘察內(nèi)容為無人機起降地點環(huán)境，查看是否存在明顯障礙物，如高層建筑、架空線路等，查看是否存在深溝、大面積水域。以此保障無人機起飛、落地順利，避免對設(shè)備造成損壞，進而影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，不利于后續(xù)工作開展。

3.2.2 航線設(shè)計

完成勘察工作后，需要結(jié)合項目實況設(shè)計航空攝影測量航線。在該項目中，航線設(shè)計圖如圖1 所示，總航線21 條，起飛相對高度150 m。

圖1 航線設(shè)計圖

3.3 航空攝影

本次航空攝影開展順利，工作人員在執(zhí)行航飛任務(wù)過程中，2 個航攝架次嚴(yán)格按照設(shè)計航線進行，最終獲得585 張影像，面積約為0.7 km2，各測區(qū)邊均有重合部位。

本次航空測量活動主要采用全野外布點與航線網(wǎng)結(jié)合方式開展，在按照航線設(shè)計圖開展航空測量工作時，盡量考慮不同區(qū)域間的重疊部位，以使相片控制點點位清晰，便于判別與立體量測，其控制精度指標(biāo)為平面誤差小于5 cm，高程誤差小于10 cm。

3.4 數(shù)據(jù)處理

本次測量活動數(shù)據(jù)處理軟件選擇大疆智圖，處理內(nèi)容包含空中三角測量以及DEM（數(shù)字高程模型）與DOM（數(shù)字正射影像圖）成果制作。

3.4.1 空中三角測量

在空中三角測量工作中，其主要內(nèi)容包含影像POS 數(shù)據(jù)添加、自動匹配與轉(zhuǎn)點、空三優(yōu)化等，具體情況如下。

1）影像（POS）添加。如果是大疆系列無人機，只需要添加照片即可，POS數(shù)據(jù)不需要添加，軟件會自動識別照片POS 數(shù)據(jù)，包括飛機姿態(tài)等一些參數(shù)信息?？梢酝ㄟ^軟件查看影像POS 數(shù)據(jù)，如圖2 所示。

圖2 影像POS 數(shù)據(jù)

2）影像自動匹配與轉(zhuǎn)點。在此環(huán)節(jié)，工作人員需要注意合理設(shè)置執(zhí)行前參數(shù)（見圖3）。參數(shù)設(shè)置包括重建類型、建圖場景、重建清晰度、計算模式等。

圖3 影像參數(shù)設(shè)置

3）空三優(yōu)化，通過添加外業(yè)像控點數(shù)據(jù)，一方面可以提高空三精度，另一方面參與空三解算，可以檢驗影像圖精度，并且可以對像控點進行坐標(biāo)系設(shè)置，選擇需要的坐標(biāo)系統(tǒng)。在優(yōu)化過程中，需要對控制點的點位、高程精度指標(biāo)進行掌握，若存在差值較大的已知點，工作人員需對相關(guān)高程信息、點位進行核驗。結(jié)合空三報告，確認是否滿足精度要求?？杖齼?yōu)化圖如圖4 所示。

圖4 空三優(yōu)化

3.4.2 DEM 與DOM 成果制作

有關(guān)DEM 制作是基于DSM 開展的，需要利用人機交互與自動濾波，在立體模型下，對測量區(qū)域中的DSM 格網(wǎng)點進行人工干預(yù)。其干預(yù)內(nèi)容主要為房屋、橋梁、植被等區(qū)域，工作人員需結(jié)合項目實況對相關(guān)調(diào)繪數(shù)據(jù)進行處理。DOM 制作需利用匹配的點云進行單片糾正，而后開展融合拼接處理工作。這一手段能夠防止出現(xiàn)較大接邊差以及影像片被物理拉伸的現(xiàn)象，進而保障DOM 影像的質(zhì)量。

3.5 精度分析

完成上述工作后，還需要對整個項目航空攝影測量精度進行分析，將監(jiān)測點均勻分布于整個測量區(qū)域。而后應(yīng)用GNSS RTK 采集測區(qū)地面檢測點，探究其測量精度，具體統(tǒng)計結(jié)果如表1 所示。

表1 航空攝影測量精度統(tǒng)計結(jié)果

4 應(yīng)用效果

在具體實踐中，工作人員通過分析航空影像，能夠充分掌握工程不同管道間的焊口數(shù)量以及長度，與人工實測數(shù)據(jù)相比，誤差均在可接受范圍內(nèi)，管道影像數(shù)據(jù)分析具體情況如圖5 所示。

圖5 管道影像數(shù)據(jù)分析

通過航空攝影測量成果可計算出焊口GDNGG3E-01-HHRP071-009-HN01-SB-LW 到GDNGG3E-01-HHRP072+2-010-HN01-SB-LW 之間有配重塊3 個，與測繪組和施工組核驗數(shù)量相同，管道影像長度分析如圖6 所示。

圖6 管道影像長度分析

通過航空攝影測量成果可計算出焊口GDNGG3E-01-HHRP072+1-004-HN01-SB-Y 到GDNG G3E-01-HHRP072+1-005-HN01-SB-Y 之間的管長為11.95 m，測繪組測量計算得到管長為11.87 m，誤差為8 cm，精度滿足要求[3]。

5 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前我國無人機航空攝影測量技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種類工程測繪項目中。對于長輸管道工程，由于工程量大、工期長等特點，傳統(tǒng)測量項目時效性不高，已不能滿足工程測繪要求?；诖?，將無人機航空攝影測量技術(shù)應(yīng)用在該項目中能夠有效改善傳統(tǒng)測量工作中存在的不足。在此過程中，工作人員要從無人機設(shè)備的選擇入手，注意航線設(shè)計、數(shù)據(jù)處理等工作，嚴(yán)格把控各測量環(huán)節(jié)，以便提高測量精度，保障長輸管道無人機航空攝影測量工作取得良好效果，為管道工程后續(xù)施工奠定基礎(chǔ)。