無(wú)人機(jī)航測(cè)在地形測(cè)量中的應(yīng)用

劉朋

遼寧省城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 遼寧沈陽(yáng) 110000

地形測(cè)量是一項(xiàng)利用航空攝影測(cè)量等方法，測(cè)定地球表面的地物、地形在水平面上的投影位置及高程，按照一定比例縮小繪制成地形圖，再標(biāo)注上相關(guān)的符號(hào)及注記的工作，有著嚴(yán)格的流程及標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于測(cè)量技術(shù)的依賴性較大[1]。無(wú)人機(jī)航測(cè)是地形測(cè)量常用的技術(shù)，具有經(jīng)濟(jì)適用性好、測(cè)繪效率高、測(cè)繪數(shù)據(jù)時(shí)效性強(qiáng)且準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，而且，隨著相關(guān)核心技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)航測(cè)的攝影角度愈加豐富，借助無(wú)人機(jī)三維傾斜攝影技術(shù)，測(cè)繪人員可獲取垂直及傾斜等多個(gè)方位的地標(biāo)物影像，自動(dòng)生成三維地理信息模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)于地標(biāo)物的立體監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)區(qū)域地形的動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)。

1 無(wú)人機(jī)航測(cè)概述

無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)是利用無(wú)線電遙控設(shè)備及加載好的程序控制裝置獲取測(cè)繪信息的一項(xiàng)技術(shù)[2]。從系統(tǒng)框架上來說，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)系統(tǒng)主要由無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)、具有飛行控制和任務(wù)設(shè)備管理功能的飛行控制系統(tǒng)、攝影傳感器、地面控制系統(tǒng)組成，在進(jìn)行地形測(cè)量時(shí)，作業(yè)人員一般會(huì)選擇固定翼無(wú)人機(jī)和EOS 5DMarkⅡ攝影傳感器。應(yīng)用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)進(jìn)行地形測(cè)量，可通過垂直及傾斜等多個(gè)角度采集遙感影像，獲取完整、真實(shí)的地標(biāo)物信息。相比于傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)來說，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)具有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)點(diǎn)：①周期短，靈活度高。無(wú)人機(jī)是一種可遠(yuǎn)程控制的現(xiàn)代化測(cè)繪設(shè)備，飛行器內(nèi)無(wú)需人員操控，可深入地形險(xiǎn)峻地段，對(duì)于起飛、降落地點(diǎn)可苛刻要求，飛行時(shí)受到外界影響較小，可隨時(shí)出發(fā)執(zhí)行任務(wù)，且其工作效率高，每周可監(jiān)測(cè)面積達(dá)到了2100平方公里，獲取清晰圖像數(shù)據(jù)會(huì)直接處理，并將結(jié)果傳輸至管理基地，大大節(jié)省人力、時(shí)間成本；②飛行航線固定，成本低。在執(zhí)行地形測(cè)量工作前，技術(shù)人員會(huì)根據(jù)目標(biāo)區(qū)域信息設(shè)計(jì)飛行航線，并設(shè)置無(wú)人機(jī)的飛行高度、角度乃至姿勢(shì)，可控性強(qiáng)，自動(dòng)化程度高，能夠有效保證其工作成效，而且，無(wú)人機(jī)造價(jià)低，運(yùn)行成本低，維護(hù)措施簡(jiǎn)單；③分辨率高，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。無(wú)人機(jī)上攜帶的數(shù)碼相機(jī)、彩色數(shù)字?jǐn)z影機(jī)等設(shè)備，都是高精密型數(shù)碼成像式器材，具備垂直、傾斜攝影功能，以及低空捕捉地標(biāo)物多角度影像的能力，近景航拍精度可達(dá)亞米級(jí)，所獲取-的全方位數(shù)字正射影像圖清晰直觀，能夠確保地圖元素的完整性，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及精準(zhǔn)度[3]。

2 無(wú)人機(jī)航測(cè)在地形測(cè)量中的應(yīng)用

2.1 像控點(diǎn)布設(shè)與相機(jī)檢校

在地形測(cè)量中，應(yīng)用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)，首要程序是布設(shè)像片控制點(diǎn)，在這項(xiàng)工作中，可直接加密攝影測(cè)量的控制點(diǎn)，也可根據(jù)測(cè)圖需求在實(shí)地布設(shè)控制點(diǎn)。有學(xué)者經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在采取區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)額時(shí)候，應(yīng)該設(shè)置2條航線，設(shè)置12條平高點(diǎn)布設(shè)基線，且在各條航線上設(shè)置高程控制點(diǎn)，并分別布設(shè)5條基線。像控點(diǎn)布設(shè)完成后，全面檢校無(wú)人機(jī)上攜帶的各類相機(jī)，確保各項(xiàng)功能正常，攝像清晰，能夠獲得分辨率達(dá)標(biāo)的全方位影響。

2.2 航空攝影

在無(wú)人機(jī)航測(cè)工作開展過程中，首先，應(yīng)該設(shè)計(jì)好航線，根據(jù)現(xiàn)有的待測(cè)地區(qū)信息，包括大致地形信息，例如山峰、水域、建筑、軍事設(shè)施等地形要素的分布情況，工作時(shí)的風(fēng)力風(fēng)向、降雨、起霧、云系高度，光照強(qiáng)度等信息，制定科學(xué)合理的航線，并設(shè)置在不同位置時(shí)相機(jī)的焦距、像幅；其次，在規(guī)定工作期限內(nèi)，選擇一個(gè)天氣晴朗、風(fēng)阻低、云霧少、大氣透明度高且無(wú)塵沙飛揚(yáng)的天氣，進(jìn)行航空攝影，不過在工作時(shí)間設(shè)置上，還需根據(jù)不同區(qū)域的地形條件，根據(jù)規(guī)定的太陽(yáng)高度角來細(xì)化。

2.3 高精度加密計(jì)算

將無(wú)人機(jī)傳輸回來的影像數(shù)據(jù)、像片控點(diǎn)數(shù)據(jù)等集中在一起，進(jìn)行預(yù)處理后，再導(dǎo)入INPHON軟件主模塊中，進(jìn)行空中三角測(cè)量，應(yīng)用OrthoVista模塊、SeamEditor等，糾正單片，拼接影像并生成正射影像成果，在這一過程中，可應(yīng)用自檢校的平差方式，來消除地球曲率、大氣折光造成的數(shù)據(jù)誤差，確保結(jié)果準(zhǔn)確性。

2.4 內(nèi)業(yè)測(cè)圖和外業(yè)測(cè)繪

展開內(nèi)業(yè)測(cè)圖工作時(shí)，以像控點(diǎn)為依據(jù)，利用空中三角測(cè)量計(jì)算出測(cè)圖的控制點(diǎn)、平面坐標(biāo)、高程，再根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整測(cè)量方案，在遇到植被覆蓋的地區(qū)，應(yīng)該進(jìn)行補(bǔ)測(cè)，根據(jù)植物高度調(diào)修正繪圖數(shù)據(jù)，遇到電纜、建筑等獨(dú)立物體，應(yīng)該進(jìn)行精確化測(cè)量，并利用計(jì)算機(jī)軟件制作格式地圖。外業(yè)測(cè)繪在實(shí)際打印的地圖上進(jìn)行，作業(yè)人員需嚴(yán)格按照國(guó)家地形測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，修正、調(diào)整測(cè)量結(jié)果，全面保障結(jié)果準(zhǔn)確度，再以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)注電纜、通信線路、轉(zhuǎn)折點(diǎn)等，標(biāo)明公路等級(jí)、寬度、類型，在準(zhǔn)確的位置繪制橋梁、涵洞等構(gòu)筑物，確保各地標(biāo)物的誤差不超過0．5米。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展，在高新科技支持下，現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)體系在理論、技術(shù)上都得到了迅猛的發(fā)展，技術(shù)面貌日新月異，為測(cè)繪工程質(zhì)量的提升提供了保障。地形測(cè)量作為測(cè)繪工程的一個(gè)重要組成部分，其測(cè)量?jī)?nèi)容主要包括控制測(cè)量與碎部測(cè)量，工序復(fù)雜，工作量大，如果依靠傳統(tǒng)的人工測(cè)量方法，工作周期長(zhǎng)，效率低，無(wú)法保證數(shù)據(jù)的即時(shí)性及準(zhǔn)確性。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，為地形測(cè)量的現(xiàn)代化發(fā)展提供了技術(shù)支持，這項(xiàng)技術(shù)操作簡(jiǎn)便，自動(dòng)化程度高，無(wú)需人工操控，工作效率高，可在短時(shí)間內(nèi)獲取高分辨率圖像及精確度極高的數(shù)據(jù)，且其機(jī)械設(shè)備及其維護(hù)成本均較低，對(duì)于地形測(cè)量的低成本、科技化發(fā)展產(chǎn)生了積極的影響。