随着社会经济的发展，我国铁路事业发展迅猛，铁路网运营的规模不断扩大，项目建设过程中铁路测量需求也在不断增大。传统涉铁测量方法需要申请铁路运用天窗，利用GNSS-RTK、全站仪、水准仪等传统的测绘仪器上线测量。这种方法受天窗点时间限制，上线作业时间短，效率较低，工期长，存在安全隐患。在精度要求满足的条件下，对提高涉铁测量效率，减少上线测量工作量的研究，具有重要意义[1]。倾斜摄影技术是将传统航空摄影技术和数据地面采集技术相结合，通过在同一飞行器上搭载多个影像传感器，从多角度采集影像，基于影像构建三维实景模型，获取地面物体全方位的几何和纹理信息[2-3]。无人机倾斜摄影技术是将无人机与倾斜摄影有效结合，利用无人机上搭载微型五镜头航摄仪，从垂直和四个倾斜角度采集实景信息，快速高效地获取高精度的倾斜影像[4]。因其高效、机动、廉价、精确等特性在城市建设、水利规划、铁路工程、灾害预警、勘察设计等领域得到广泛应用。文章以某铁路项目为试验区，对比高精度三维模型采集断面数据和实测数据，分析无人机倾斜摄影技术在涉铁项目上的应用。1试验设计1.1试验区概况文章试验区为浙江西南某货运铁路，货运铁路为单线非电气化铁路，全长约35 km，为满足铁路电气化改造工程设计需求，需要测量铁路既有横断面69个，且横断面较为分散。试验区为丘陵地区，地形起伏明显，交通不便，沿线地物以村庄为主。1.2技术路线试验区前期已布设基础控制网，满足航测外业需求。根据踏勘情况，试验区按里程划分为10个测区，每个测区相对独立，分别设计航线、布设像控点。共飞行15架次，布设像控点81个，均匀分布在铁路线两侧。使用大疆经纬M300RTK无人机搭载塞尔PSDK-102S相机进行航摄，飞行高度为200 m，航向重叠度为80%，旁向重叠度为70%，地面分辨率优于5 cm。在飞行过程中航向覆盖超出摄区边界线不少于两条基线。断面采集流程如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.04.009.F001图1无人机倾斜影像采集断面流程外业时长共计5日，飞行时段选择晴朗多云的上午或下午。要求影像纹理清晰，反差适中，颜色鲜艳，色彩明亮，色调均匀，相同地物的色彩基调基本一致，满足试验要求。内业通过相关软件制作三维模型，由三维模型采集相应里程断面，与现场测量的铁路断面数据进行对比。2数据处理与分析2.1像控点布设和施测像控点均布置为平高点，采用规则航线、基线间隔法布设。航向相邻像控点基线跨度6条，旁向相邻像控点航线跨度4条，布设要求满足《低空数字航摄与数据处理规范》（GB/T 39612—2020）中的设要求。多余的像控点作为检查点用于后续空三测量成果精度统计分析。像控点平面测量常用的方式包括GNSS静态、GNSS-RTK测量以及导线测量等；高程测量常用方式包括GNSS水准高程拟合、几何水准测量以及GNSS-RTK测量等[5]。试验采用GNSS-RTK测量的方式共采集81个平高点作为像控点。2.2数据处理外业数据采集后，通过Context Capture Center软件进行数据处理。空中三角测量质量的优劣直接影响后续三维模型精度。将多视角影像数据、相机参数、POS数据进行多视角影像特征点密集匹配，以此进行区域网的自由网多视影像联合约束平差解算，建立空间尺度内可适度自由变形的立体模型，完成相对定向；导入像控点成果完成刺点，利用像控点对已有区域网模型进行约束平差解算，将区域网纳入大地坐标系统，完成绝对定向[6-8]。空中三角测量完成后进行三维建模工作，模型构建由Context Capture Center软件自动生成，模型成果如图2所示，模型直观、清晰可作为后续断面采集使用。10.19301/j.cnki.zncs.2023.04.009.F002图2三维倾斜模型成果2.3精度分析根据数据精度需求，通过空三测量精度和横断面采集精度两个指标进行精度分析。（1）横断面测量精度分析。根据《铁路工程摄影测量规范》（TB 10050—2010）要求，应确定中线里程对应的横断面位置，沿断面同一方向采集地形变化点，断面点距离和高差限差指标分别为±0.30 m和±0.35 m[9]。利用三维倾斜模型共采集69个横断面，总计753个点。为了验证三维倾斜模型成果的精度，天窗时间利用GNSS RTK测量每个横断面对应的中线里程坐标，且随机在每个横断面上采集一个点坐标，内业计算两点距离和高差，利用三维倾斜模型采集相同位置的距离和高差，基于两组数据进行对比，分析验证成果精度，具体数据对比如表1所示。参照《铁路工程摄影测量规范》（TB 10050—2010）对断面精度要求，经验证，采集成果精度满足要求。10.19301/j.cnki.zncs.2023.04.009.T001表1横断面采集精度统计里程距离高差里程距离高差K06+4740.06-0.08K19+5110.050.01K06+5210.02-0.05K21+5020.04-0.02K06+5710.02-0.06K21+5420.06-0.05K06+6240.02-0.05K21+5870.010.02K06+6740.07-0.03K21+9550.03-0.06K06+7240.05-0.04K22+0000.02-0.02K11+5290.02-0.09K22+0070.060.01K11+5740.05-0.08K22+1850.030.02K11+6200.010.02K22+9200.020.02K14+7600.05-0.10K22+9630.050.04K14+7670.04-0.10K23+0900.05-0.05K14+8200.07-0.02K23+7000.04-0.02K14+8800.020.01K23+7450.030.04K14+9400.05-0.09K23+7500.010.07K15+5950.040.02K23+8000.06-0.03K15+6380.020.10K23+8500.040.10K15+6450.040.00K36+1880.040.02K15+6900.06-0.07K36+1950.07-0.02K15+7300.04-0.11K36+2450.020.10K15+7370.060.08K38+8000.03-0.02K15+7700.050.02K38+8500.03-0.06K15+8100.04-0.09K38+9000.010.06K15+9480.05-0.09K38+9500.02-0.09K15+9550.03-0.02K39+0000.03-0.07K16+0500.050.05K39+0110.07-0.10K16+1550.030.00K40+6000.030.09K16+1620.030.05K40+6500.080.12K16+7700.04-0.05K40+7000.060.03K16+8300.03-0.08K40+7500.020.07K17+8970.01-0.10K40+8000.060.01K18+7880.04-0.08K40+8500.050.08K18+7950.04-0.03K40+9000.04-0.01K19+1000.03-0.04K40+9500.060.01K19+1450.06-0.02K41+0000.060.04K19+1850.03-0.02中误差0.060.07m（2）空三测量精度。根据《低空数字航摄与数据处理规范》（GB/T 39612—2020）对空中三角测量的区域网平差精度要求进行对比分析，丘陵地区采用1∶500成图比例尺时基本定向点残差和检查点不符值如表2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.04.009.T002表2空三测量平差精度指标检查点类型平面位置限差高程限差基本定向点残差0.150.21检查点不符值0.250.35m试验共布设81个像控点，56个作为定向点，25个作为检查点。通过对定向点和检查点的空三测量结果精度进行统计分析，得到基本定向点平面和高程最大残差值以及检查点平面和高程最大不符值。基本定向点差残值统计如表3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.04.009.T003表3基本定向点差残值统计点名平面高程点名平面高程K6-10.0160.032K19-30.0320.027K6-20.0390.024K19-50.016-0.021K6-40.0250.009K19-70.0200.039K6-60.0240.025K19-80.0340.006K6-70.010-0.010K19-100.0130.052K11-10.0590.036K21-10.015-0.048K11-20.017-0.001K21-30.0380.038K11-50.056-0.058K21-50.047-0.037K11-60.030-0.026K21-60.0230.053K11-70.045-0.028K21-70.0250.026K14-10.054-0.004K22-10.003-0.038K14-20.0050.034K22-20.074-0.036K14-30.0190.039K22-30.016-0.004K14-40.0690.032K22-60.0440.015K14-50.0320.016K22-70.026-0.001K14-60.014-0.020K22-80.103-0.016K16-10.0440.033K36-10.0250.057K16-20.0530.051K36-30.021-0.015K16-40.0240.083K36-50.0170.027K16-50.016-0.016K36-60.041-0.010K16-70.0560.027K36-70.0510.042K16-80.0390.039K40-10.0070.053K18-10.0250.055K40-20.0170.025K18-20.0290.025K40-40.0490.020K18-40.043-0.039K40-50.0160.035K18-50.0080.009K40-60.028-0.049K18-70.0860.058K40-70.046-0.017K19-10.042-0.029最大残差0.1030.083K19-20.053-0.024中误差0.0390.035m由表2可知，基本定向点平面残差最大值为0.103 m（K22-8），高程残差最大值为0.083 m（K16-4），平面残差中误差为0.039 m，高程残差中误差为0.035 m。检查点平面和高程不符值统计如表4所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.04.009.T004表4检查点平面和高程不符值统计点名平面高程点名平面高程K6-30.0650.048K19-40.0660.034K6-50.0710.054K19-50.0200.016K11-30.008-0.044K19-100.006-0.058K11-40.002-0.063K21-40.0570.030K14-10.0300.023K21-80.0370.032K14-20.0250.011K22-40.0810.002K16-30.084-0.038K22-50.0760.038K16-60.041-0.010K36-20.055-0.046K19-60.043-0.064K36-40.0170.004K19-40.0730.022K40-30.0370.066K21-20.0470.024K40-80.058-0.028K21-40.029-0.018———K18-30.086-0.026最大不符值0.0860.066K18-60.0140.018中误差0.0520.038m检查点平面最大不符值为0.086 m（K18-4），高程最大不符值为0.066 m（K40-3），平面不符值中误差为0.052 m，高程不符值中误差为0.038 m。对比表1中限差可知，基本定向点残差和检查点不符值满足《低空数字航摄与数据处理规范》（GB/T 39612—2020）的要求，空三测量成果精度较高，满足后续生产要求。3结语文章结合铁路工程的实际情况，利用无人机倾斜摄影测量技术完成既有铁路横断面的测量工作，其精度完全满足规范指标和设计要求。无人机倾斜摄影测量技术在涉铁项目中的应用意义重大，在涉铁项目中既有线中线测量、里程丈量、中平测量等都是传统的费时耗力、安全隐患较大的测量工作，通过严格的质量控制，无人机倾斜摄影测量技术完全可以替代传统的线上作业，这也是未来发展的趋势。无人机测量灵活、不受地形和地物的限制，同时提高了生产效率，降低作业成本，更重要的是大大降低了线上作业的安全隐患。本次试验区位于丘陵地区，在外业过程中像控点的布设难度较大，如何优化像控点布设，通过内业处理降低各类误差对精度的影响，从而进一步减少外业工作量是以后研究的方向。