一、研究背景与意义

随着我国“乡村振兴”战略以及区域发展战略的实施，公路网规划建设不断加快。传统常规测量技术存在人员结构庞大、作业周期长、劳动强度大等问题，无法满足公路网建设的长远要求。而无人机航测技术作为传统测量技术的有力补充，具有机动性高、操作灵活、经济高效、适用条件受限少、生产维护简单等特点，可广泛应用于重大工程建设、灾害应急处理、资源开发利用、新农村和小城镇建设等方面，尤其在基础测绘、国土资源调查、土地利用动态监测、数字城市建设和应急测绘数据获取等方面具有广阔前景。在公路勘测中，采用无人机技术优化勘测方法具有重要的现实意义，能够提高勘测效率、降低成本、提升数据精度，为公路工程的规划、设计、施工等提供更科学准确的依据。

二、国内外研究现状

（一）国外研究现状

国外无人机航测技术起步较早，相关生产商和科研机构对航测平台及数据处理软件不断加大研发力度，技术应用中存在的关键问题基本得以解决。在众多工程项目中，无人机航测技术正在逐步取代传统测量模式，在公路勘测等领域得到了较为广泛的应用，积累了丰富的经验。

（二）国内研究现状

近年来，我国无人机航测技术也得到了飞速发展。各大生产商和科研机构积极开展研发工作，解决了航测平台和航测处理平台等方面的问题。然而，由于公路勘测中地形复杂且对精度要求高，增大了无人机航测的难度，在一定程度上制约了该技术在公路勘测中的广泛应用。目前，国内在不断探索如何更好地将无人机技术应用于公路工程勘测中，以克服现有难题。

三、研究内容与方法

（一）研究内容

1. 无人机航测技术原理与作业流程研究

(1) 技术原理：无人机航测技术是在传统摄影测量技术基础上发展而来，以无人机作为摄影平台，搭载数码相机沿飞行航线对地拍摄像片，通过内业数据处理软件生产数字测绘产品，可制作各种高分辨率的数字正射影像图（DOM）和多种大比例尺数字线划图（DLG），还能利用倾斜摄影技术进行实景三维建模。

(2) 作业流程：包括接收任务、飞行前准备、航拍摄影、数据处理、成果输出与质检等环节。接收任务后需了解测区自然地理概况，必要时现场踏勘并收集分析已有测绘资料进行技术设计；飞行前要做好软硬件准备，规划飞行架次、布设航线，合理设置航高、影像重叠度等参数；航测过程中通过快拼影像等手段检查飞行质量；进行像片控制测量以保证成果精度；外业数据获取完成后利用专业软件进行数据处理制作数字测绘产品，并对产品进行编辑和质检，最后提交合格成果。

2. 无人机航测技术优势分析

(1) 获取数据快速高效：极易获得所需影像数据，普通单反相机（非量测相机）即可胜任。

(2) 执行任务机动灵活：设备轻便、运输灵活、越野能力强、对起降场地要求低、起降方式多样，受天气和场地影响小，安装、调试、起飞作业便捷。

(3) 成果分辨率高：无人机航测影像分辨率可达0.1 - 0.5m，可满足高精度应用场景。

(4) 运行成本低：无人机航测数据既具有传统航测数据的价值，又具有优于传统航摄的快速采集优势，不需要大飞机那样的专业停机场和专业驾驶班组，极易开展生产作业。

3. 无人机航测技术在公路勘测中的具体应用研究

(1) 工程案例分析：以已有干线公路改造升级项目为例，该项目起于嘉鱼县官桥八组，顺接武赤线陶家墩至官桥八组段沿现有武赤线改建，止于官桥镇石埠塘，接武赤线赤壁段，全长13.016km，按一级公路标准建设，设计速度采用80km/h，路基宽24.5m。项目任务要求生产7.8km² 1:2000的DLG和DOM，为确保工程进度，采用无人机航测技术获取公路复杂地形测绘资料。

(2) 航测无人机选型：本次航拍任务采用Trimble UX5 HP固定翼无人机，该机型集成高性能的GNSS接收机和高分辨率全画幅相机，可获得高精度测量数据，影像分辨率高达1cm GSD。

(3) 数据处理技术路线：采用网络RTK技术获取测区内部分标志点精确坐标，作为无人机航测的像控点与成果精度的检查点。外业航拍前用专业软件规划飞行航线并检校摄影设备；外业数据采集完成后进行影像优化选择，结合相机检校参数和POS数据进行影像预处理，排除模糊不清影像并确认有无漏拍区域；然后进行控制点刺点和空三处理，平差后获得准确测区影像空间坐标与姿态信息；最后用数字摄影测量软件系统生产作业，获取测区DOM、DEM、DLG等数字测绘产品。

4. 无人机航测技术在公路勘测应用中的问题与对策研究

(1) 存在问题：公路勘测中复杂地形以及高精度要求增大了无人机航测难度，如数码相机镜头误差会影响航测精度，野外复杂环境对无人机飞行和影像拍摄造成干扰等。

(2) 解决对策：针对数码相机镜头误差，可在实验室通过标白版本和软件进行校验，实现自动化目标测量，也可在室外现场建立专门核验基地开展校验工作；对于野外复杂环境问题，需在航测前充分了解测区情况，合理规划飞行路线和参数，同时不断改进无人机性能和航测技术，提高其适应复杂环境的能力。

（二）研究方法

1. 文献研究法：查阅国内外相关文献资料，了解无人机航测技术的发展现状、研究热点和应用情况，为课题研究提供理论支持。

2. 案例分析法：通过实际工程案例，深入分析无人机航测技术在公路勘测中的应用过程、效果及存在的问题，总结经验教训，为优化勘测方法提供实践依据。

3. 实验研究法：开展无人机航测实验，对不同类型无人机、不同航测参数设置下的航测效果进行对比分析，验证无人机航测技术在公路勘测中的精度和可靠性，探索最佳航测方案。

四、研究计划与安排

（一）第一阶段（第1 - 2个月）

1. 完成文献资料的收集与整理，了解国内外无人机航测技术在公路勘测领域的研究现状和发展趋势。

2. 确定研究课题的具体内容和技术路线，撰写开题报告。

（二）第二阶段（第3 - 6个月）

1. 开展无人机航测技术原理与作业流程的研究，深入学习无人机航测的相关理论知识，掌握其操作方法和数据处理流程。

2. 对无人机航测技术的优势进行系统分析，通过查阅资料、对比分析等方式，总结无人机航测技术在公路勘测中的优势特点。

（三）第三阶段（第7 - 10个月）

1. 选择合适的工程案例，开展无人机航测技术在公路勘测中的具体应用研究。包括航测无人机选型、数据处理技术路线确定、DOM和DLG生产等。

2. 对无人机航测技术在公路勘测应用中存在的问题进行深入分析，并提出相应的解决对策。

（四）第四阶段（第11 - 12个月）

1. 对研究成果进行总结和归纳，撰写课题研究报告。

2. 组织专家对课题研究成果进行评审和鉴定，根据专家意见对研究成果进行进一步完善和修改。

五、预期成果与创新点

（一）预期成果

1. 形成一套完整的采用无人机技术优化公路工程勘测方法的理论体系和技术方案，包括无人机航测技术原理、作业流程、优势分析、在公路勘测中的具体应用方法以及问题解决对策等。

2. 完成实际工程案例的应用研究，生产出高质量的公路勘测数字测绘产品（DOM、DEM、DLG等），为公路工程建设提供准确可靠的基础数据。

（二）创新点

1. 技术方法创新：将无人机航测技术与公路工程勘测实际需求相结合，探索出一套适合公路勘测特点的无人机航测技术流程和方法，提高公路勘测的效率和精度。

2. 应用模式创新：通过实际工程案例分析，总结无人机航测技术在公路勘测中的应用模式和经验，为类似工程提供参考和借鉴，推动无人机航测技术在公路工程领域的广泛应用。

六、研究基础与保障条件

（一）研究基础

1. 团队成员：课题研究员具有丰富的公路工程勘测经验和无人机航测技术知识，涵盖测绘工程、地理信息、遥感技术等多个专业领域，能够为课题研究提供有力的技术支持。

2. 前期研究成果：研究员在无人机航测技术和公路工程勘测领域已开展了一定的研究工作，取得了一些相关成果，为本次课题研究奠定了良好的基础。

（二）保障条件

1. 设备条件：拥有多架不同类型的无人机、高精度数码相机、GNSS接收机等航测设备，以及专业的数据处理软件，能够满足课题研究的实验需求。

2. 实验场地：与相关公路工程建设单位建立了合作关系，可获得实际工程案例进行实验研究，同时具备一定面积的野外实验场地，为无人机航测实验提供便利条件。

3. 资金支持：课题研究得到了单位科研经费的支持，能够保障设备购置、实验开展、资料收集等各项研究工作的顺利进行。

七、结论

传统公路工程勘测方法存在效率低、成本高、受地形限制大等弊端，难以满足现代公路工程快速、精准勘测的需求。而无人机技术凭借其灵活机动、覆盖范围广、数据获取快速等优势，为公路工程勘测带来了新的契机。

采用无人机技术优化公路工程勘测方法，可有效提高勘测效率，降低人力物力成本，提升数据精度与全面性。本研究聚焦于此，旨在探索出一套科学、高效的无人机公路工程勘测体系，为公路工程勘测提供新的思路与方法，具有显著的理论与实践意义，研究方案可行，具备深入开展的价值。