無(wú)人機(jī)測(cè)繪數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用探究

薛燕莎

河北省煤田地質(zhì)局物測(cè)地質(zhì)隊(duì)，中國(guó)·河北 邢臺(tái) 054000

隨著社會(huì)的發(fā)展模式越來(lái)越成熟，在某些特殊的國(guó)土監(jiān)察、資源開(kāi)發(fā)、土地資源調(diào)查等領(lǐng)域需要用到一些特殊的測(cè)繪技術(shù)。通過(guò)精密、便捷、高效的測(cè)量，能夠保證中國(guó)的國(guó)土安全和資源開(kāi)發(fā)的工作效率。隨著這種技術(shù)在不斷地突破，測(cè)量技術(shù)在未來(lái)的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)更加廣泛。在現(xiàn)代化的推進(jìn)過(guò)程中，無(wú)人機(jī)測(cè)繪數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)能夠推進(jìn)現(xiàn)代化的數(shù)字城市的建設(shè)。了解這種關(guān)鍵技術(shù)的特點(diǎn)，并且不斷發(fā)展這種關(guān)鍵技術(shù)，會(huì)幫助我們解決未來(lái)城市生活中的難題。

無(wú)人機(jī)測(cè)繪；數(shù)據(jù)處理；關(guān)鍵技術(shù)；應(yīng)用；分析

1 引言

無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在很多領(lǐng)域都有所應(yīng)用，不僅對(duì)國(guó)土安全和城市建設(shè)具有重要意義而且對(duì)災(zāi)情救援也具有重要的作用。在災(zāi)情的發(fā)生時(shí)，對(duì)保障生命安全和財(cái)產(chǎn)安全做出了巨大的貢獻(xiàn)。利用無(wú)人機(jī)測(cè)繪能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)救援，效果較為及時(shí)，不會(huì)造成過(guò)多的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。并且隨著數(shù)碼相機(jī)技術(shù)的發(fā)展也能夠幫助無(wú)人機(jī)在測(cè)繪時(shí)快速地獲取高分辨率的影像，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)不僅在眾多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，而且在一些相機(jī)鏡頭中有所應(yīng)用，特別是在“大疆無(wú)人機(jī)”中的應(yīng)用，還配置了GPS 的定位設(shè)備。

2 無(wú)人機(jī)測(cè)繪分析

對(duì)無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的具體內(nèi)容和背景進(jìn)行分析，了解無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，更好的運(yùn)用在具體實(shí)踐之中。

2.1 無(wú)人機(jī)測(cè)繪的特點(diǎn)

首先，無(wú)人機(jī)在測(cè)繪的拍攝過(guò)程中通常是低空飛行的，并且整個(gè)拍攝過(guò)程靈活，體現(xiàn)著無(wú)人機(jī)測(cè)繪的靈活性特點(diǎn)。其次，無(wú)人機(jī)在起降的過(guò)程中通常能夠?qū)崿F(xiàn)快速起降，較為便捷、操作簡(jiǎn)單。在地表數(shù)據(jù)的獲取過(guò)程中，可以通過(guò)定位GPS 定位系統(tǒng)和數(shù)碼相機(jī)技術(shù)快速的獲取地表數(shù)據(jù)，形成快速的建模能力。最后，受外部的干擾因素的影響較少。如果使用傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)采集會(huì)受到積雪、云層、霧霾的等自然因素的影響，但是如果使用小巧的無(wú)人機(jī)就能夠不受航高限制，不會(huì)影響成圖的質(zhì)量，無(wú)論是成像質(zhì)量還是成像精度都遠(yuǎn)大于航拍[1]。

2.2 無(wú)人機(jī)測(cè)繪的優(yōu)勢(shì)

無(wú)人機(jī)在測(cè)繪的過(guò)程中具有多方面的優(yōu)勢(shì)。首先，在無(wú)人機(jī)測(cè)繪的成本方面由于無(wú)人機(jī)的受限制范圍較小，無(wú)人機(jī)的測(cè)繪成本較低。其次，無(wú)人機(jī)測(cè)繪的時(shí)效性較高，與傳統(tǒng)分辨率的衛(wèi)星遙感器不同的是無(wú)人機(jī)測(cè)繪的存檔效率較高，能夠在短時(shí)間內(nèi)，隨時(shí)隨地的完成拍攝滿足用戶的需要。最后，在無(wú)人機(jī)測(cè)繪的過(guò)程中較為精細(xì)正確，成像的質(zhì)量較高、精度準(zhǔn)確。除此之外，無(wú)人機(jī)測(cè)繪最大的優(yōu)勢(shì)是適用范圍較廣，其可以在國(guó)家的重大工程建設(shè)中和災(zāi)害的應(yīng)急處理國(guó)土的監(jiān)測(cè)資源的開(kāi)發(fā)等多個(gè)方面運(yùn)用[2]。

2.3 無(wú)人機(jī)測(cè)繪的具體內(nèi)容分析

首先，無(wú)人機(jī)在測(cè)繪的具體過(guò)程中，客戶提供的航拍區(qū)域來(lái)決定無(wú)人機(jī)測(cè)繪拍攝的區(qū)域，對(duì)航拍區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的勘察，檢查飛行區(qū)域是否能夠滿足取向的需要。其次，進(jìn)行具體的航線規(guī)劃，了解飛行航線和作業(yè)高度的規(guī)劃。確定好這些之后，可以與顧客簽訂合同，并且確定作業(yè)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。最后，合同簽訂完畢，可以執(zhí)行飛行，在飛行的過(guò)程中要注意保障飛行作業(yè)的安全，完成約定的成片數(shù)量、航攝范圍、以及成片的質(zhì)量。在后期進(jìn)行制作的過(guò)程中，再次對(duì)圖像進(jìn)行精準(zhǔn)的編輯[3]。

2.4 無(wú)人機(jī)測(cè)繪的背景分析

隨著時(shí)代發(fā)展越來(lái)越快，生活節(jié)奏也越來(lái)越快，也推動(dòng)了工作步伐越來(lái)越快，要求工作在較短的周期內(nèi)能夠完成。傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)不能夠滿足這種工作強(qiáng)度和工作周期的要求，傳統(tǒng)的衛(wèi)星傳感器分辨率較低，并且存檔的時(shí)效性較差，即使在拍攝的過(guò)程中能夠得到最新的圖像，但是拍攝的時(shí)間較長(zhǎng)。而無(wú)人機(jī)的出現(xiàn)解決了傳統(tǒng)的衛(wèi)星傳感器分辨率較低的問(wèn)題，無(wú)人機(jī)的拍攝精度較高。在發(fā)展的過(guò)程中，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)與其他GPS 定位導(dǎo)航系統(tǒng)和數(shù)碼相機(jī)拍攝技術(shù)逐漸融合。

3 無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的關(guān)鍵之處分析

掌握和了解無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的關(guān)鍵之處，才能夠有更大的突破，并且在實(shí)踐運(yùn)用中提高無(wú)人機(jī)測(cè)繪應(yīng)用技術(shù)的工作效率。

3.1 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)涉及的領(lǐng)域較多不僅要求掌握計(jì)算機(jī)單一技術(shù)的知識(shí)還要求掌握物理、微電子、光學(xué)、自動(dòng)控制等多種學(xué)科的綜合技術(shù)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基本工作原理是以牛頓定律學(xué)為基礎(chǔ)的，主要是用來(lái)計(jì)算導(dǎo)航坐標(biāo)系的速度、偏航角和位置信息等。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的分類有很多，平臺(tái)慣性系統(tǒng)和捷聯(lián)式的慣性系統(tǒng)。平臺(tái)慣性系統(tǒng)技術(shù)較高，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)能夠用自主導(dǎo)航，不需要依靠外部的信息工作，原理特別簡(jiǎn)單，但是成本費(fèi)用也較高[4]。

3.2 動(dòng)態(tài)后處理技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)

動(dòng)態(tài)后處理技術(shù)是一種重要的GPS 定位技術(shù)，能夠利用GPS 進(jìn)行專業(yè)的測(cè)量，這種技術(shù)的使用能夠大大提高測(cè)量工作的效率。其中的快速求解全周期模糊度的技術(shù)能夠精確的進(jìn)行平差求中誤差，能夠?qū)⒕忍岣叩胶撩准?jí)。這項(xiàng)技術(shù)雖然工作原理較為復(fù)雜但是有著較多的優(yōu)勢(shì)。這種特殊的計(jì)算方式能夠提高定位的精準(zhǔn)度，并且不會(huì)積累誤差。不僅如此，這種動(dòng)態(tài)后處理技術(shù)不僅可以用在無(wú)人機(jī)的航測(cè)中，還能夠用在超高層的建筑施工中[5]。

3.3 數(shù)碼相機(jī)技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)

數(shù)碼相機(jī)在無(wú)人機(jī)測(cè)繪中的應(yīng)用技術(shù)主要是非量測(cè)相機(jī)標(biāo)定技術(shù)，且這種非量測(cè)相機(jī)的成本降低能夠方便攜帶，比較小巧能夠靈活使用，也因此非量測(cè)相機(jī)的應(yīng)用比較廣泛。但是其缺點(diǎn)也較為明顯，它不能夠準(zhǔn)確的測(cè)定方位的元素，能夠進(jìn)行相位解析，無(wú)法進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量。在數(shù)碼相機(jī)中的非量測(cè)相機(jī)，在測(cè)繪時(shí)需要進(jìn)行相機(jī)檢校，才能夠使非量測(cè)相機(jī)鏡頭的畸變差減小，減少相機(jī)測(cè)量的像點(diǎn)坐標(biāo)存在的誤差。主要被運(yùn)用的相機(jī)校正方法有多像滅點(diǎn)檢教法、自檢校法等方法[6]。

3.4 空中測(cè)量技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)

空中三角測(cè)量技術(shù)這種測(cè)量技術(shù)能夠求得加密點(diǎn)的高程和平面位置的測(cè)量方法，它能夠減少野外的控制點(diǎn)，給測(cè)繪提供絕對(duì)定向的控制點(diǎn)。在無(wú)人機(jī)的航測(cè)中可以根據(jù)拍攝的重疊航攝相片，根據(jù)少量的野外控制點(diǎn)?？罩腥菧y(cè)量技術(shù)涉及到的領(lǐng)域較多，利用了光學(xué)機(jī)械的模擬方法和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的解析方法，實(shí)現(xiàn)了減少大量野外控制測(cè)量的工作，這種方法得到了較快的推廣。其中，空中三角測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的測(cè)量，具有匹配、控制電測(cè)等多種測(cè)量方式，在測(cè)量之前需要做好參數(shù)設(shè)置工作。

4 無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用在多領(lǐng)域的分析

無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域都有所應(yīng)用，對(duì)人身安全財(cái)產(chǎn)安全都具有重要的作用，未來(lái)的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)更加廣泛。

4.1 環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用非常廣泛，在海洋領(lǐng)域、水流領(lǐng)域、大氣領(lǐng)域、濕地領(lǐng)域、生態(tài)領(lǐng)域、固體污染領(lǐng)域等方面都可以使用無(wú)人機(jī)測(cè)繪的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)。并且通過(guò)這些技術(shù)的獲取能夠較早的了解環(huán)境污染情況，做出相應(yīng)的治理措施和排污準(zhǔn)備措施，實(shí)現(xiàn)環(huán)境治理和環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)。把無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)可以用來(lái)作為填補(bǔ)傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段的不足，可以大大提高工作效率。

4.2 資源開(kāi)發(fā)方面的應(yīng)用

在資源開(kāi)發(fā)方面無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用也起到了非常大的作用，特別是在森林資源的開(kāi)發(fā)方面起到的作用較大。能夠?qū)χ脖毁Y源進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)準(zhǔn)確獲取植被的生長(zhǎng)狀況，特別是對(duì)植被資源的數(shù)量、質(zhì)量以及空間的分布和利用的狀況進(jìn)行整體的觀測(cè)，能夠及時(shí)了解植被資源的發(fā)展趨勢(shì)。在國(guó)家的植被資源中和地方的植被資源中能夠建立植被資源的信息通信和管理系統(tǒng)，建立植被資源的檔案，實(shí)現(xiàn)植被在現(xiàn)代城市的建設(shè)過(guò)程中資源的有效利用。

4.3 土地調(diào)查和利用的應(yīng)用

尤其是對(duì)土地資源的調(diào)查和土地的利用類型調(diào)查，能夠通過(guò)無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)較快的獲取信息，常常被用來(lái)監(jiān)測(cè)國(guó)土資源。如果監(jiān)測(cè)到的土地環(huán)境受到大的生態(tài)破壞，可以及時(shí)的采集土地信息，進(jìn)行土地的生態(tài)治理。無(wú)人機(jī)的監(jiān)測(cè)范圍大并且具有宏觀性可以為相關(guān)的部門(mén)提供決策的前提條件，對(duì)大范圍的區(qū)域進(jìn)行高空檢測(cè)，對(duì)小范圍的區(qū)域可以進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，測(cè)量結(jié)果較為精準(zhǔn)并且實(shí)時(shí)性較高，周期較短能夠及時(shí)提供治理信息。

4.4 城鎮(zhèn)建設(shè)中的應(yīng)用

在現(xiàn)代城市的建設(shè)過(guò)程中，隨著城市發(fā)展的規(guī)模越來(lái)越大，城市的體系也越來(lái)越完善。需要建設(shè)數(shù)字城市。在城市自然資源、社會(huì)自然資源以及基礎(chǔ)設(shè)施等相關(guān)的城市信息中，利用無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)對(duì)城市的相關(guān)信息資源進(jìn)行收集，并且做出合理規(guī)劃。只有在充分的了解了城市的信息之后，才能夠做出科學(xué)合理的分析，并且把這些資源有效利用，通過(guò)信息化的手段，可以有效提高城市管理的工作水平。

4.5 自然災(zāi)害中的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)測(cè)繪自然災(zāi)害中的應(yīng)用，救災(zāi)的工作效率提高，減少了對(duì)人身和財(cái)產(chǎn)的安全威脅。能夠通過(guò)無(wú)人機(jī)測(cè)繪收集信息，實(shí)現(xiàn)緊急救援，在第一時(shí)間作出緊急應(yīng)對(duì)措施。在地震和泥石流或者山體滑坡等自然災(zāi)害的發(fā)生后，通過(guò)無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，相關(guān)的救援部隊(duì)能夠在第一時(shí)間趕到救援現(xiàn)場(chǎng)，并且及時(shí)的獲取災(zāi)害發(fā)生的地點(diǎn)信息和相關(guān)的發(fā)展情況，做出相關(guān)的應(yīng)急措施和準(zhǔn)備。使用無(wú)人機(jī)的測(cè)繪數(shù)據(jù)處理技術(shù)，較為靈活、方便，使人的生命、財(cái)產(chǎn)安全得到安全的保障。

5 結(jié)語(yǔ)

新興技術(shù)總是能夠解決我們生活中出現(xiàn)的難題，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)就降低了我們生活中測(cè)繪數(shù)據(jù)的人工處理難度，特別是針對(duì)復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理龐大的數(shù)據(jù)處理量，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)總能較好地解決這些問(wèn)題。在對(duì)無(wú)人機(jī)測(cè)繪處理的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了解之后，把關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用到專業(yè)的領(lǐng)域，發(fā)揮無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的關(guān)鍵作用優(yōu)勢(shì)?；蛟S無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)還存在著較多的不足并不能完全的解決測(cè)繪數(shù)據(jù)處理的問(wèn)題，在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，也需要不斷的改進(jìn)和突破無(wú)人機(jī)的測(cè)繪技術(shù)。