無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在地形圖測(cè)繪中應(yīng)用

(湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三〇三大隊(duì) 湖南 長(zhǎng)沙 410000)

無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在地形圖測(cè)繪中應(yīng)用

齊丹

(湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三〇三大隊(duì)湖南長(zhǎng)沙410000)

地形圖測(cè)繪是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)在地理信息采集工作的基礎(chǔ)上，從實(shí)際工作出發(fā)，在地形圖測(cè)繪的過(guò)程中，可能會(huì)面臨各種各樣的問(wèn)題，如速度的測(cè)量是相對(duì)比較困難的，所以他們需要注意先進(jìn)，科學(xué)的運(yùn)用測(cè)量技術(shù)。本文主要研究無(wú)人機(jī)航測(cè)在地形測(cè)繪中的應(yīng)用，為提高地形測(cè)繪工作質(zhì)量提供一些有價(jià)值的參考。

無(wú)人機(jī)；航空攝影；地形圖測(cè)繪

引言

在建設(shè)工程中地形圖的測(cè)繪是一項(xiàng)必不可少的工作，在測(cè)繪信息的過(guò)程中，為了保證無(wú)人機(jī)獲得更高的精度，通常采用航空攝影測(cè)量技術(shù)。并伴隨著無(wú)人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)以及應(yīng)用廣闊程度的發(fā)展，一方具有廣泛的可操作性和導(dǎo)航性，另一方成本低，能夠滿足許多工程的測(cè)繪要求。從技術(shù)發(fā)展的角度來(lái)看，無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)和3 S技術(shù)相結(jié)合發(fā)展起來(lái)的一門(mén)科學(xué)測(cè)量技術(shù)，屬于航空遙感領(lǐng)域的補(bǔ)充。無(wú)人機(jī)航測(cè)在地形測(cè)繪中有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。地形測(cè)繪是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，也是一項(xiàng)困難的工作，無(wú)人機(jī)的航測(cè)技術(shù)的應(yīng)用可以發(fā)揮重要作用。根據(jù)實(shí)際測(cè)繪工作，可以看出無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)具有時(shí)效性高、響應(yīng)速度快、能快速獲取地面數(shù)據(jù)信息等優(yōu)點(diǎn)。從地形圖測(cè)繪工作中，有著質(zhì)量水平的提高。所以我們本文主要對(duì)無(wú)人機(jī)航空攝影在地形圖測(cè)繪的應(yīng)用展開(kāi)探討。

一、無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)分析

之所以無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在地形圖測(cè)繪中能夠產(chǎn)生廣泛的應(yīng)用價(jià)值，是因?yàn)闊o(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的以下特點(diǎn)。

(1)及時(shí)和具有成本效益。與衛(wèi)星測(cè)繪相比，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量較短，能及時(shí)為用戶提供所需的測(cè)量信息。此外，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量不高，操作范圍廣。與人工制圖相比，它在成本性能上非常突出。

(2)強(qiáng)烈的反應(yīng)性。在無(wú)人偵察的情況下，一般都是低空飛行，氣候條件比較小，著陸點(diǎn)不夠高，可以通過(guò)平穩(wěn)的通道來(lái)實(shí)現(xiàn)。響應(yīng)能力強(qiáng)，操作方便，運(yùn)輸方便；通過(guò)測(cè)量任務(wù)要求，很可能每天能得到幾十到幾百平方米的空中交換信息結(jié)果。

(3)可以快速獲得表面數(shù)據(jù)。無(wú)人機(jī)航空攝影系統(tǒng)可以進(jìn)行彩色數(shù)碼照相機(jī)及數(shù)碼相機(jī)等，使地球的表面快速、準(zhǔn)確地獲取信息，能夠獲得高分辨率的數(shù)字圖像和高精度定位數(shù)據(jù)，并能產(chǎn)生3d和3d的正交投影圖像的可視化數(shù)據(jù)等，所有這些數(shù)據(jù)可以為測(cè)繪工程決策提供依據(jù)。

二、無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在地形圖測(cè)繪中的具體過(guò)程

通過(guò)以上分析，可以看出無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，可以廣泛應(yīng)用于地形測(cè)繪中。以測(cè)繪工程為例，探討無(wú)人機(jī)航測(cè)的具體應(yīng)用。

(一)工程實(shí)例。某地形測(cè)繪工程是一條長(zhǎng)96公里的平坦的2級(jí)公路。道路呈現(xiàn)平緩和瀝青混凝土。為了城市的發(fā)展，我們需要選擇另一個(gè)走廊帶繞過(guò)交通，所以比例是1:2000的帶狀地形圖。在經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，需要參考《城市測(cè)量規(guī)范》《地形圖模式》和《全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量技術(shù)規(guī)程城市》等標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)開(kāi)展測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范和質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。此外，坐標(biāo)系統(tǒng)位于CCCS2000坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)被指定為1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，把基本輪廓間隔設(shè)置為2M，和把映射規(guī)模設(shè)置為1:200000。

(二)空中三角測(cè)量分析。在明確無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量的過(guò)程后，需要做好空中三角測(cè)量工作。系統(tǒng)和軟件的空三計(jì)算的計(jì)算中采用的系統(tǒng)、軟件包括：第一，對(duì)pixelcrid高分辨率遙感影像集成系統(tǒng)；二是pat-b光束法平差軟件。在系統(tǒng)軟件應(yīng)用過(guò)程中，需要完成的工作包括：(1)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。格式設(shè)置為JPG格式的原始數(shù)據(jù)，并指定相機(jī)校準(zhǔn)文件，包括相機(jī)的焦距，相機(jī)像主點(diǎn)坐標(biāo)和像素的大小等等。此外，有必要明確POS數(shù)據(jù)，控制點(diǎn)坐標(biāo)文件和路徑組合表等。(2)畸變校正。在無(wú)人機(jī)航空攝影中，攝像機(jī)是一種非測(cè)量相機(jī)，它具有較大的畸變，而圖像具有邊緣畸變，可以利用畸變進(jìn)行校正。在圖像校正方面，采用的vzlowcor獲取航空影像無(wú)主點(diǎn)偏移和變形。(3)高程文件的建設(shè)。引入畸變校正圖像，結(jié)合相關(guān)參數(shù)自動(dòng)完成內(nèi)部定位，進(jìn)一步確定初始偏移量。通過(guò)自動(dòng)相對(duì)定向，去除剩余粗差大的圖像點(diǎn)，對(duì)連接點(diǎn)進(jìn)行互連編輯。(4)取得成果。在自動(dòng)相對(duì)定位的過(guò)程中，必須注意一些基本的事項(xiàng)，即確保相對(duì)定向點(diǎn)是基于圖片上的> 900的數(shù)量，同時(shí)保證分布的合理性。區(qū)域網(wǎng)平差的計(jì)算過(guò)程中，利用對(duì)PAT-B光束法平差軟件進(jìn)行調(diào)整，并將測(cè)區(qū)的邊緣部分進(jìn)一步采用三加密的結(jié)果將VirtuoZo測(cè)繪項(xiàng)目文件輸出，同時(shí)確?？梢曰謴?fù)三維模型的有效性，進(jìn)一步做好歸檔和存儲(chǔ)區(qū)域的加密文件。

(三)行測(cè)外業(yè)具體事項(xiàng)。航空攝影完成后，應(yīng)按正常試驗(yàn)程序完成下列操作。我們把這部分稱為作業(yè)線測(cè)量場(chǎng)，其主要工作是對(duì)相控點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量：在高程的基礎(chǔ)上，設(shè)定基線跨度第2條，共四個(gè)平面，同時(shí)設(shè)定基線跨度，進(jìn)一步完成相應(yīng)的測(cè)量。另一方面，完成外部監(jiān)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量。為了保證地圖檢測(cè)的準(zhǔn)確性，并實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)空中加密方案的有效測(cè)試，在行業(yè)中需要設(shè)置合理的每張圖片的檢查點(diǎn)，號(hào)碼設(shè)置為12，并通過(guò)實(shí)際的測(cè)量。

應(yīng)用vituozoaat構(gòu)建三網(wǎng)絡(luò)調(diào)查的過(guò)程。同時(shí)，區(qū)域網(wǎng)平差采用PATB光束法計(jì)算。該項(xiàng)目分為兩個(gè)加密測(cè)量區(qū)，調(diào)整完成。在具體操作過(guò)程中，應(yīng)采用通用航空攝影測(cè)量方法測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)的運(yùn)行情況。根據(jù)一些經(jīng)驗(yàn)，這兩種操作基本相同。

(四)數(shù)字正射影像(DOM)技術(shù)的實(shí)施。根據(jù)本工程的實(shí)際情況，基于Vista系統(tǒng)的模塊和Inpho在DOM數(shù)據(jù)采集采用拼接的過(guò)程，DOM操作完成后的顏色與PS圖象處理軟件加以修改。DOM的地面分辨率為0.2m，無(wú)圖像區(qū)呈現(xiàn)自然白色空間的狀態(tài)。DOM的網(wǎng)格圖像保存為T(mén)IFF格式，和圖像信息的文件格式為代表的“.TFW”。

(1)DOM技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。DOM在一個(gè)單一的內(nèi)部和外部的軸承主要顏色和數(shù)字高程模型的基礎(chǔ)模型DEM為依據(jù)，微分校正軟件，對(duì)于應(yīng)用程序的各種數(shù)字航空攝影圖像進(jìn)行重采樣操作，使圖像產(chǎn)生表面浮雕和平面傾斜，有效避免理性的畸變模型。一般采用單一模型的正投影圖像，如顏色調(diào)制、切割、輪廓修改等，生成標(biāo)準(zhǔn)分量的法線投影圖像。

(2)獲得一個(gè)正投影圖像。在相應(yīng)的程序中，將加密結(jié)果轉(zhuǎn)化為圖像數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將能夠自動(dòng)匹配生成DSM的方式，然后針對(duì)DSM濾波處理采取的措施，將格式轉(zhuǎn)換成DEM，生成DEM圖像，在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行需求。此外，Vir-tuoZo數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)在正交投影像制作功能，以照片為單位，根據(jù)每張照片的范圍，照片主要點(diǎn)為中心，以正確的葉片，導(dǎo)致單片正交投影圖像。

(3)正投影圖像的裝飾?；赑S圖象處理軟件接口的條件下，以“自然之美”為基本原則，合理調(diào)整圖像，以保證圖像有足夠的清晰度，同時(shí)使圖像色澤柔和，在對(duì)比中，圖像和顏色的問(wèn)題之間沒(méi)有明顯的差別。如果陰影的陰影長(zhǎng)且密度較大，則覆蓋相鄰景物的區(qū)域也較大，因此有必要進(jìn)行相應(yīng)的陰影和密度處理。如果圖像對(duì)比度較大，則使顏色顯得不柔和；或者圖像響應(yīng)很小，從而影響對(duì)象的識(shí)別，并且需要進(jìn)行對(duì)比調(diào)整以確保正確的圖像被修飾。

三、結(jié)束語(yǔ)

地形圖測(cè)繪是一個(gè)系統(tǒng)性的工作，具有很高的難度，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如反應(yīng)能力、測(cè)量精度高和快速獲取地面數(shù)據(jù)信息的能力等。因此，有必要科學(xué)合理將航測(cè)技術(shù)應(yīng)用于地形圖測(cè)繪工作中，并結(jié)合測(cè)繪工程的實(shí)際情況，掌握空中三角測(cè)量點(diǎn)和數(shù)字技術(shù)投影的技術(shù)要點(diǎn)(DOM)，進(jìn)一步提高地形圖測(cè)繪的工作效率。因此，我們需要更好的開(kāi)發(fā)無(wú)人機(jī)的航空攝影測(cè)繪功能。

[1]宋曉紅.影響多旋翼無(wú)人機(jī)大比例尺測(cè)圖精度原因的分析與探討[J].河南科技,2014(17):56-57.

[2]薛永安，土?xí)喳?，張明?無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)快速測(cè)繪礦區(qū)大比例尺地形圖[J].測(cè)繪地理信息，2013 (2) :46-48.

[3]支衛(wèi)斌.無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在地形測(cè)繪中的應(yīng)用[J].江西建材，2015(8):224.

齊丹(1984.03-),測(cè)繪工程師，主要從事測(cè)量，繪圖。