無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在地形測繪中的應(yīng)用探討

王 磊

(漢中市測繪院 陜西 漢中 723001)

無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在地形測繪中的應(yīng)用探討

王 磊

(漢中市測繪院 陜西 漢中 723001)

無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)是在傳統(tǒng)航空數(shù)字測量技術(shù)基礎(chǔ)上所進(jìn)化衍生的新技術(shù)類型，它對(duì)測繪資料的需求更高，而且運(yùn)用到了更為先進(jìn)的航空遙感影像獲取系統(tǒng)。本文簡要分析了該無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在地形測繪中的各項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用，并加以實(shí)際工程例證。

無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)；地形測繪；空中三角測量；工程應(yīng)用

無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)是多種先進(jìn)技術(shù)的有機(jī)融合過程，它所表現(xiàn)出的優(yōu)勢多樣，且整機(jī)重量輕、體積小、反應(yīng)速度快、精度高并能夠?qū)崿F(xiàn)低空飛行。近年來，該技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于城市規(guī)劃建設(shè)當(dāng)中，可以達(dá)到至少1:1000的數(shù)字?jǐn)z影測量精度，為地區(qū)交通事業(yè)建設(shè)與土地規(guī)劃帶來便利。

一、無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在地形測繪中的應(yīng)用分析

無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在地形測繪應(yīng)用中涉及多項(xiàng)分支技術(shù)，例如像控點(diǎn)布置技術(shù)和空中三角測量技術(shù)，下文將對(duì)這兩種技術(shù)展開分析解讀。

(一)像控點(diǎn)布設(shè)技術(shù)分析

像控點(diǎn)布設(shè)技術(shù)流程復(fù)雜，大體上分為兩步：區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)以及像片控制點(diǎn)測量。區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)主要基于平高點(diǎn)技術(shù)來展開區(qū)域網(wǎng)絡(luò)布設(shè)，它的航線方向跨度大(擁有至少4條基線)，而在某些山區(qū)等偏僻地區(qū)則要布設(shè)6條以上基線，并同時(shí)設(shè)置旁向跨度基線(至少2條)。如果是在不規(guī)則區(qū)域進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)則要在凹凸拐角位置增加布設(shè)平高點(diǎn)。

另外是像片控制點(diǎn)測量，它采用了D、E兩級(jí)GPS控制點(diǎn)作為初始起算點(diǎn)與檢測點(diǎn)，再配合R8GNSS接收機(jī)與控制手賬在接入網(wǎng)絡(luò)的情況下與GPS-RTK系統(tǒng)相互連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的像控點(diǎn)精確測量。一般來說，整個(gè)測區(qū)都要設(shè)置平高點(diǎn)，并遵循以下5點(diǎn)內(nèi)容：

第一，要將網(wǎng)絡(luò)RTK測量流動(dòng)站布設(shè)在CORS網(wǎng)絡(luò)有效服務(wù)區(qū)域范圍內(nèi)，實(shí)施數(shù)據(jù)與服務(wù)控制中心通訊。

第二，通過測量手賬來設(shè)置流動(dòng)站位置，保持當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)參數(shù)的順利轉(zhuǎn)換，同時(shí)有效控制平面與高程的收斂精度，基于此來設(shè)置參考站通訊內(nèi)容。

第三，要保證RTK測量流動(dòng)站觀測條件始終良好，而且在觀測前應(yīng)該對(duì)儀器進(jìn)行初始化設(shè)置，以求得固定解。如果儀器長期無法得到固定解，則要主動(dòng)斷開通信鏈路，重復(fù)進(jìn)行初始化事項(xiàng)。一般要保證站內(nèi)每次觀測作業(yè)都要達(dá)到3次以上，且每次觀測作業(yè)開始及結(jié)束前后都要對(duì)已知控制點(diǎn)進(jìn)行檢核，保證檢測結(jié)果精確無誤。

第四，一般情況下RTK的平面控制點(diǎn)測量平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換殘差都要控制在1.5cm范圍內(nèi)，其限差也要控制在±2.5cm范圍內(nèi)。

第五，對(duì)測量手賬進(jìn)行控制點(diǎn)設(shè)置，保證單次觀測平面收斂精度要≤±2.5cm，而高程收斂精度≤±3.5cm。

(二)空三加密技術(shù)分析

空三加密就是空中三角測量技術(shù)，該技術(shù)要經(jīng)歷精確選點(diǎn)與測量工作流程。首先要進(jìn)行空三加密精確選點(diǎn)，主要基于4步展開。

首先要保證點(diǎn)位距離像片標(biāo)志在1mm以上；其次如果是林區(qū)空三加密點(diǎn)選點(diǎn)則要保證在林間空地明顯點(diǎn)上選點(diǎn)；第三如果是平原到山地、高山的過渡段則則要在地形變換交界位置多布設(shè)2～3個(gè)加密點(diǎn)，相應(yīng)增加點(diǎn)位距離像片對(duì)應(yīng)點(diǎn)；最后在自由邊位置則要考慮將空三加密點(diǎn)設(shè)置在測繪范圍的空三加密點(diǎn)布點(diǎn)測量范圍以外。

在空三加密的空中三角測量方面，主要采用inpho軟件來展開以下測量工作流程：

工作準(zhǔn)備——內(nèi)定向——相對(duì)定向——絕對(duì)定向——上報(bào)測量結(jié)果

要始終保證空三測量加密中所有控制點(diǎn)都能滿足測量精確度要求。例如內(nèi)定向方面就要合理配合焦距、像素大小、行數(shù)、列數(shù)、像素值參考位置等等進(jìn)行精確測量，這里就利用到了無人機(jī)航空攝影儀器的技術(shù)優(yōu)勢，通過它所提供的鑒定資料與監(jiān)測數(shù)據(jù)來進(jìn)行內(nèi)定向。在測量中也要保證相對(duì)定向精度在指定范圍內(nèi)，如果是特別困難地區(qū)其精度范圍要擴(kuò)大0.5倍左右，如表1[1]。

表1 無人機(jī)航空攝影測量的相對(duì)定向精度技術(shù)要求

二、工程案例分析

(一)工程項(xiàng)目概述

某工程項(xiàng)目為城市二級(jí)高速公路，全路段長度100km，要針對(duì)它進(jìn)行地形測繪。該公路路段整體地勢平坦，整體表現(xiàn)為順直平緩，所采用的是瀝青混凝土路面路基結(jié)構(gòu)。該工程為了不影響高速公路日常常規(guī)運(yùn)營，特別選擇了1:2000完成比例的帶狀地形圖測量方法，參考《城市測量規(guī)范》與《全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》來對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行測繪驗(yàn)收。該工程將地形測繪等高距設(shè)置為3m，并采用了國家級(jí)坐標(biāo)系統(tǒng)與高程系統(tǒng)定位技術(shù)與無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)。

(二)工程中對(duì)空三加密的測量分析過程

該工程對(duì)空三加密的測量分析過程主要分為3步：首先是做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作，保證所有原始數(shù)據(jù)格式都以jpg格式呈現(xiàn)，并校對(duì)無人機(jī)航攝儀相關(guān)數(shù)據(jù)文件、相機(jī)焦距、相機(jī)像主點(diǎn)坐標(biāo)、像元大小等等進(jìn)行校驗(yàn)確定。再一點(diǎn)，就是明確航拍POS數(shù)據(jù)及控制點(diǎn)坐標(biāo)文件數(shù)據(jù)，保證無人機(jī)航線與空三加密技術(shù)進(jìn)程有效結(jié)合。

其次該工程對(duì)畸變差問題進(jìn)行了校正，傳統(tǒng)中無人機(jī)航攝儀所采用的是非測量相機(jī)，其畸變差相對(duì)較大，容易導(dǎo)致所拍攝數(shù)碼相片存在邊緣畸變問題。而該工程所采用的相機(jī)具有影像校正功能，它所采用的是VzLowCor，可以對(duì)航攝過程中的主點(diǎn)偏移、畸變等問題進(jìn)行修正。

第三要獲得成果，在無人機(jī)航空攝影測量的地形自動(dòng)相對(duì)定向操作中，要保證相對(duì)定向點(diǎn)滿足像片數(shù)量要求(>900個(gè))，卻要符合它們分配的合理性要求。而且在區(qū)域網(wǎng)平差解算過程中，也要基于PAT-B光束法平差軟件來實(shí)現(xiàn)對(duì)空三加密的進(jìn)一步測量輸出，確保測圖工程文件高質(zhì)量，達(dá)到空三加密文件有效歸檔存儲(chǔ)的最終目的[2]。

三、總結(jié)

無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)具有測量數(shù)學(xué)精度高、影像清晰、數(shù)據(jù)整理規(guī)范、直觀逼真、獲取簡易快捷等特點(diǎn)。作為遙感測量技術(shù)領(lǐng)域的新貴，它的未來發(fā)展前景樂觀，值得被廣泛推廣應(yīng)用。

[1]吳智勇.無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在地形測繪中的應(yīng)用探析[J].工程與建設(shè),2016,30(1):36-37.

[2]吳濤.低空無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在土地整治項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的運(yùn)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2015(2):295-296,300.