淺談無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)在地質(zhì)工程測(cè)量測(cè)繪中的運(yùn)用實(shí)踐

周大勇

摘要：近些年，我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也隨之進(jìn)步，目前，越來(lái)越多的新技術(shù)被應(yīng)用到人們的生產(chǎn)生活中來(lái)。在這些技術(shù)的應(yīng)用中其中就包括無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)在地質(zhì)工程測(cè)量測(cè)繪中的應(yīng)用，隨著這一技術(shù)在地質(zhì)工程測(cè)量測(cè)繪中的應(yīng)用，將會(huì)大大減少地質(zhì)工程測(cè)量測(cè)繪工作的難度，并且會(huì)提供更為精準(zhǔn)的測(cè)量測(cè)繪結(jié)果。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)；航拍技術(shù)；地質(zhì)工程；測(cè)量測(cè)繪；應(yīng)用

引言

伴隨社會(huì)不斷發(fā)展和進(jìn)步，工程測(cè)繪工作成為了人類(lèi)身邊的一種藝術(shù)。近年我國(guó)的不同行業(yè)發(fā)展迅速，展現(xiàn)出良好的趨勢(shì)。高科技無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注和重視。無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)可以提升工程測(cè)繪工作的準(zhǔn)確度，幫助工作人員獲取更可靠清晰的數(shù)據(jù)來(lái)源，在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)體現(xiàn)出更多的優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)工程測(cè)量工作中必不可少的技術(shù)。

1無(wú)人機(jī)技術(shù)概述

無(wú)人機(jī)技術(shù)包括無(wú)駕駛?cè)藛T的飛行器技術(shù)、通信技術(shù)、遙感技術(shù)、以及全球定位系統(tǒng)技術(shù)，是多種現(xiàn)代化技術(shù)手段的結(jié)合運(yùn)用。該技術(shù)目前被應(yīng)用在地理信息測(cè)繪和測(cè)量當(dāng)中，最大的特點(diǎn)是非常智能、自動(dòng)化程度高、專(zhuān)業(yè)技術(shù)水準(zhǔn)也較高。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在工程測(cè)量當(dāng)中，是我國(guó)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員研究工作的重點(diǎn)，是日后的遙感技術(shù)發(fā)展重要目標(biāo)。無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)同步更新、更改實(shí)際的勘查信息與地理空間資料，為相關(guān)的企業(yè)單位提供了最科學(xué)的資料來(lái)源，為環(huán)境保護(hù)工作、土地資源利用工作、資源管理工作等帶來(lái)了安全的保證?，F(xiàn)代社會(huì)不斷發(fā)展進(jìn)步，傳統(tǒng)的信息技術(shù)已經(jīng)不能符合需求標(biāo)準(zhǔn)，很多的地區(qū)面貌發(fā)生了改變，很多的港口、機(jī)場(chǎng)、車(chē)站等工程建設(shè)都需要更加詳細(xì)的數(shù)據(jù)，無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的應(yīng)用是順應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求。

2無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的系統(tǒng)組成

2.1遙感信息采集系統(tǒng)

2.1.1無(wú)人機(jī)遙感平臺(tái)

航測(cè)遙感技術(shù)利用無(wú)人機(jī)裝載航空數(shù)碼相機(jī)，并采用IMU（慣性測(cè)量）/GPS（全球定位系統(tǒng)）技術(shù)而進(jìn)行導(dǎo)航的航空攝影，適于低空飛行的航測(cè)遙感技術(shù)是我國(guó)在遙感技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)在于可以快速、精準(zhǔn)、高效地獲取地理信息數(shù)據(jù)。無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪系統(tǒng)包括兩大部分，分別是遙感信息采集系統(tǒng)，遙感信息處理系統(tǒng)。

2.1.2飛行控制系統(tǒng)

無(wú)人機(jī)飛行控制的關(guān)鍵內(nèi)容就是飛行控制系統(tǒng)，其具體的工作內(nèi)容包括對(duì)定位系統(tǒng)導(dǎo)航開(kāi)展科學(xué)的利用，進(jìn)一步達(dá)到信號(hào)定位，實(shí)時(shí)的掌握加速度計(jì)、陀螺等飛行器平臺(tái)的具體工作狀態(tài)變化，通過(guò)這種工作流程實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的數(shù)字化監(jiān)控，基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)信息采集任務(wù)。

2.2遙感信息處理系統(tǒng)

對(duì)于無(wú)人機(jī)航拍系統(tǒng)而言，其任務(wù)核心就是采集圖像信息，但是初始圖像信息是雜亂無(wú)章沒(méi)有任何價(jià)值的，需要通過(guò)一定的方式對(duì)圖像進(jìn)行處理，這就需要到遙感圖像處理，這一塊的主要任務(wù)就是對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)注，此外就是空中三角測(cè)量系統(tǒng)，主要進(jìn)行三倍加密，構(gòu)建三維立體模型以及生成最終所需要的核線影像。遙感信息處理系統(tǒng)的另一塊就是三維建模系統(tǒng)，主要是構(gòu)建具體影像的數(shù)字模型，通過(guò)建模軟件進(jìn)行分析原始數(shù)據(jù)，得出結(jié)果，從而給出設(shè)計(jì)方案。

3無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)在工程測(cè)量測(cè)繪中的應(yīng)用

在工程測(cè)量中應(yīng)用無(wú)人機(jī)航空攝影技術(shù)，首先應(yīng)當(dāng)劃定測(cè)量范圍和區(qū)域，并明確飛機(jī)的起飛、降落位置與空間準(zhǔn)備，從而確保后續(xù)的測(cè)量工作能夠順利開(kāi)展，并取得清晰準(zhǔn)確的測(cè)量成果。

3.1規(guī)劃航線與測(cè)量范圍

正常情況下，無(wú)人機(jī)最長(zhǎng)飛行時(shí)間能夠達(dá)到1h，從中除去航空飛行拍攝中飛機(jī)的起降時(shí)間，需要將整個(gè)拍攝過(guò)程控制在約50min以內(nèi)，才能夠避免發(fā)生無(wú)人機(jī)出現(xiàn)能源耗盡問(wèn)題，從而避免發(fā)生墜機(jī)等惡性事故。為了能夠有效控制拍攝時(shí)間，可以通過(guò)合理設(shè)計(jì)規(guī)劃航線。另外，為了確保無(wú)人機(jī)的航空測(cè)量工作能夠完整全面，還需要做好對(duì)于工程全境測(cè)繪區(qū)域的合理規(guī)劃。可以從空中進(jìn)行俯瞰，根據(jù)實(shí)際需要，將測(cè)繪區(qū)劃分為兩邊等距的、長(zhǎng)條狀的區(qū)域，然后分別在該區(qū)域的四個(gè)角上設(shè)置標(biāo)志，依據(jù)飛機(jī)實(shí)際的飛行時(shí)間、航距以及飛行速度，來(lái)合理設(shè)計(jì)整個(gè)航拍的具體流程。

3.2布置航拍網(wǎng)點(diǎn)

航拍之前確定航拍區(qū)域后，要進(jìn)行設(shè)點(diǎn)拍攝，從而讓整個(gè)拍攝過(guò)程顯得比較規(guī)范與合理，在布置拍攝點(diǎn)時(shí)要根據(jù)具體的拍攝環(huán)境做出調(diào)整，從而減少周?chē)h(huán)境的影響，使信息處理系統(tǒng)對(duì)傳回的數(shù)據(jù)能夠做到更加精確的分析。

3.3地圖形測(cè)繪

根據(jù)實(shí)際的要求標(biāo)準(zhǔn)控制好無(wú)人機(jī)工作中的比例尺寸，相機(jī)拍攝的分辨率，重疊率等等。具體的圖片成像后，可以先進(jìn)行矢量化的處理，在通過(guò)實(shí)際的比較控制正確性，在此基礎(chǔ)上確定全部的坐標(biāo)和測(cè)繪。

3.4無(wú)人機(jī)航攝影像數(shù)據(jù)處理

無(wú)人機(jī)航攝影像數(shù)據(jù)處理的完整流程，如圖1所示。

3.4.1影像比例糾正（CCD畸變系數(shù)β）。不同于影像的坐標(biāo)，相機(jī)坐標(biāo)測(cè)量要求預(yù)先針對(duì)影像進(jìn)行畸變差的糾正。而糾正工作的相關(guān)參數(shù)包括主點(diǎn)坐標(biāo)（I0，J0），對(duì)稱畸變的參數(shù)（K1，K2），非對(duì)稱畸變的參數(shù)（P1，P2），CCD非正方形比例系數(shù)α以及CCD非正交性畸變系數(shù)β。

3.4.2DEM數(shù)據(jù)匹配（正射影像）。實(shí)現(xiàn)DOM的基礎(chǔ)，在于生成測(cè)區(qū)地表的DEM模型，該影像處理流程如圖2所示。通過(guò)對(duì)該模型進(jìn)行正射投影，即可實(shí)現(xiàn)DOM。就當(dāng)前的技術(shù)而言，許多勘測(cè)單位傾向于使用PixelGrid軟件，該軟件能夠自動(dòng)采集、匹配具有多模型、多重疊特征的DEM柵格數(shù)據(jù)，從而保證測(cè)區(qū)上方DEM點(diǎn)位全部切準(zhǔn)地面。因此可以以測(cè)區(qū)為單位，創(chuàng)建像對(duì)正射影像，為整測(cè)區(qū)像片生成正射影像。

3.5體積計(jì)算的測(cè)量應(yīng)用

無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)本身靈活性高，計(jì)算精確，安全可靠，經(jīng)濟(jì)節(jié)約，可以大力引用在測(cè)繪工作當(dāng)中，還對(duì)應(yīng)用在資源開(kāi)發(fā)，農(nóng)林監(jiān)測(cè)估產(chǎn)，體積測(cè)量當(dāng)中，于我國(guó)的城市建設(shè)和管理效率有很重要的作用。工作人員應(yīng)該建立起系統(tǒng)化的服務(wù)體系，解決后續(xù)，技術(shù)培訓(xùn)等更新問(wèn)題。無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的應(yīng)用可以大幅度減少因?yàn)檎J(rèn)可度造成的糾紛問(wèn)題。為體積計(jì)算測(cè)量工作帶來(lái)了極大的方便。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，在現(xiàn)代生產(chǎn)活動(dòng)中離不開(kāi)先進(jìn)技術(shù)的幫助，通過(guò)這種技術(shù)不僅僅讓測(cè)量測(cè)繪變得簡(jiǎn)單易行，更重要的是通過(guò)這種技術(shù)能夠得到更加精確的結(jié)果，從而在接下來(lái)的工作中減少測(cè)量數(shù)據(jù)和實(shí)際情況之間的差距，這對(duì)于測(cè)繪工作者來(lái)說(shuō)減少了工作量，卻能夠得到更加可信的結(jié)果，對(duì)于社會(huì)生產(chǎn)而言，減少了成本投入，得到更加豐厚的生產(chǎn)效益，很明顯無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)對(duì)于地質(zhì)工程測(cè)量測(cè)繪工作而言更簡(jiǎn)便、更安全、更高效。

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（作者單位：遼寧省核工業(yè)地質(zhì)二四一大隊(duì)有限責(zé)任公司）