關(guān)于無人機(jī)航空攝影測量在地形圖測繪中的應(yīng)用

王傳亮

上海川河水利規(guī)劃設(shè)計有限公司，中國·上海 200000

無人機(jī)；航空攝影測量；地形圖測繪

1 引言

隨著中國科技水平的不斷發(fā)展，在日常生產(chǎn)過程中智能化的技術(shù)也漸漸取代了傳統(tǒng)的人力。一方面是由于智能化技術(shù)能夠完成很多人們無法完成的事情，另一方面是能夠形成更為精確的生產(chǎn)過程。無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)就是其中的一種，在傳統(tǒng)的測量過程中受到地理、環(huán)境等多項因素的影響導(dǎo)致地形圖測繪過程中存在很大的誤差，一定程度上給測繪工程的建設(shè)和發(fā)展帶來阻礙。無人機(jī)航空攝影測量集合了3G 技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、信息技術(shù)等，能夠完成高精度測量，在投入使用過程中受到了一致認(rèn)可，同時也促進(jìn)了社會的進(jìn)步和發(fā)展。

2 無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)概述

無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)是近年來應(yīng)用較為廣泛的一種測繪技術(shù)，也是當(dāng)前測繪工程測量工作的發(fā)展方向，在建設(shè)數(shù)字化城市的過程中也起著重要的作用。該技術(shù)憑借成本低、精確度高、測量速度快等優(yōu)勢被廣泛運用于測繪工程中，再者，該技術(shù)的適用范圍較廣且測量方式豐富多樣，所以也被用于其他領(lǐng)域并得到了很好的應(yīng)用效果。但是，在利用該技術(shù)時必須要注意以下幾方面。首先，在測量之前需要確定無人機(jī)的種類，這就需要工作人員針對相應(yīng)的地形和工程測量狀況來選擇符合要求的無人機(jī)，選擇完成之后，對其進(jìn)行調(diào)試，以便及時、準(zhǔn)確地獲取相關(guān)信息。其次，在應(yīng)用無人機(jī)進(jìn)行測量時需要工作人員設(shè)計好相應(yīng)的航線，該航線的設(shè)計需要秉持簡潔、準(zhǔn)確的原則，避免因外界環(huán)境和多種因素干擾影響無人機(jī)的測量精確度。在實際測量前，需要工作人員在現(xiàn)場對無人機(jī)進(jìn)行調(diào)試。最后，在實際拍攝過程中應(yīng)當(dāng)確保無人機(jī)的像控點分布，再針對其得到的信息和圖片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理工作，以此來保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3 無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)的優(yōu)勢

3.1 數(shù)據(jù)獲取率高

相較于傳統(tǒng)測繪技術(shù)而言，無人機(jī)航空攝影技術(shù)具有較高的數(shù)據(jù)獲取率，不僅可以在短時間內(nèi)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的獲取，縮短數(shù)據(jù)處理的時間，還可以使相關(guān)信息更為清晰地呈現(xiàn)出來，便于后續(xù)數(shù)據(jù)處理工作的進(jìn)行。無人機(jī)航空測量技術(shù)集合了數(shù)據(jù)通信技術(shù)、GPS定位技術(shù)、遙測遙控技術(shù)等多種測量技術(shù)，這些技術(shù)都解放了大量人力，利用自動化的控制系統(tǒng)就可以進(jìn)行無人機(jī)的控制，突破了傳統(tǒng)測量的局限性，使用范圍大，靈活便捷，提高了測量工程的數(shù)據(jù)采集效率，一定程度上降低了成本，給企業(yè)帶來了更多的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 響應(yīng)能力快

一般情況下，無人機(jī)航空攝影大都采用低空飛行的工作形式，這種形式下的測量具有明顯的優(yōu)勢。首先，空域申請方便；其次，不易受到天氣狀況的影響；最后，不需要設(shè)置專門的起飛降落場地。在無人機(jī)實際測量過程中只需要平整的路面就可以完成起飛和降落的工作。不同于傳統(tǒng)的飛機(jī)需要大量的時間來進(jìn)行準(zhǔn)備飛行工作，無人機(jī)的起飛準(zhǔn)備工作只需要15min 就可以完成，一定程度上為測量過程省去了大量時間。此外，通常情況下，無人機(jī)內(nèi)部會裝車載系統(tǒng)，這一系統(tǒng)可以讓無人機(jī)的測量結(jié)果更具針對性。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益高

傳統(tǒng)的測量技術(shù)需要耗費大量的人力、物力，還不一定能取得較好的測量效果，給企業(yè)帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，但利用無人機(jī)航空攝影技術(shù)就可以很好地解決這一問題。該技術(shù)成本較低，在實際測量過程中也不需要大量的人力，只需要幾名操作人員就可進(jìn)行測量工作。該技術(shù)能夠重復(fù)使用，不會局限于場地的限制。此外，由于技術(shù)中融合了現(xiàn)代化的通信、網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)技術(shù)等，在測量結(jié)果的獲取上具有較高的準(zhǔn)確性和實效性。因此，也能夠避免因測量誤差給工程的周期和經(jīng)濟(jì)效益所帶來的不良影響，提高了測繪工程的測量效率和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 DOM 技術(shù)的應(yīng)用

DOM 技術(shù)是無人機(jī)航空攝影技術(shù)中的一項核心工藝，該技術(shù)會直接影響到無人機(jī)測量的準(zhǔn)確性。DOM 技術(shù)主要是在無人機(jī)拍攝的圖片和影像中進(jìn)行樣本采集，針對樣本中出現(xiàn)的失真問題及時進(jìn)行處理，使獲得的正射影像圖更為標(biāo)準(zhǔn)。在該技術(shù)的應(yīng)用過程中，首先需要無人機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過這一過程進(jìn)行定向操作，再針對獲得的信息進(jìn)行影像鑲嵌和正射糾正，最后獲得DOM 成果[1]。在對地形圖測繪的過程中的DOM 技術(shù)主要是控制測量像片，將無人機(jī)獲得的信息和影像資料結(jié)合起來，接著再結(jié)合空中三角測量所得到的地形情況進(jìn)行分析，從而獲得需要測量區(qū)域的特征，再針對這一特征進(jìn)行信息處理，從而能夠獲得相應(yīng)的測量結(jié)果[1]。

5 相片控制

利用無人機(jī)航空攝影技術(shù)對地形圖進(jìn)行測繪的過程中，能夠很好地控制相片，便于更為全面地掌握被測區(qū)域的地形。在相片控制的過程中，無人機(jī)可以與定位系統(tǒng)結(jié)合起來，對區(qū)域進(jìn)行航拍，拍出來的相片數(shù)據(jù)可以與當(dāng)?shù)貐^(qū)域?qū)嶋H相對應(yīng)并且可以實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到準(zhǔn)確測量的目的[2]。此外，無人機(jī)不同于傳統(tǒng)的飛機(jī)需要大量的時間來進(jìn)行準(zhǔn)備飛行工作，無人機(jī)的起飛準(zhǔn)備工作只需要15min 就可以完成，一定程度上為測量過程省去了大量時間。此外，通常情況下，無人機(jī)內(nèi)部會裝車載系統(tǒng)，這一系統(tǒng)可以讓無人機(jī)的測量結(jié)果更具針對性，因此響應(yīng)性比較高，在接收數(shù)據(jù)信息時可以更好的體現(xiàn)時效性。因此，在實際的測量過程中，可以提前對相片控制點進(jìn)行設(shè)計與布置，結(jié)合相應(yīng)的定位系統(tǒng)來掌握區(qū)域信息，需要尤其注重點與位置的關(guān)系，防止影響后期測量過程。

6 空中三角測量

空中三角測量是無人機(jī)航空攝影測量中最為關(guān)鍵的一項應(yīng)用，要想使測量結(jié)果更加精準(zhǔn)有效，就需要對三角測量工作的流程進(jìn)行確定。在空中三角測量的計算過程中需要使用到一些測繪軟件和系統(tǒng)，如光束平差軟件、高分辨率遙感影像測圖系統(tǒng)。在實際的測量過程中，需要做好前期的準(zhǔn)備工作，通過將原始數(shù)據(jù)制作成JPG 格式，再明確攝像機(jī)的焦距、校驗文件、像元尺寸等要點，從而確保拍攝過程的正常進(jìn)行。此外，還需要對航空線路配合表、航空拍攝POS 數(shù)據(jù)等進(jìn)行確定。其次，需要對無人機(jī)攝影數(shù)據(jù)進(jìn)行畸變差矯正，利用無人機(jī)測量拍出的相片，由于相機(jī)的問題會讓相片出現(xiàn)邊緣畸變，這些畸變都需要通過程序來矯正。通常情況下，在畸變差矯正的過程中使用VzLowCor 這一軟件進(jìn)行圖像處理。在畸變差校正完成以后，需要針對測量區(qū)域來創(chuàng)建高程文件，引用校正后的影像再結(jié)合其他測量的參數(shù)，應(yīng)用系統(tǒng)自動定向的功能解決偏移量的問題，清除精差較大的影像點，從而獲得更為準(zhǔn)確的測繪結(jié)果。在自動定向的過程中需要保證定向點多于相片900 個，這樣才可以實現(xiàn)分布的準(zhǔn)確性[3]。在利用光束平差軟件進(jìn)行平差計算的過程中，通常采用的是PAT-B 光束法，對平差計算后的結(jié)果應(yīng)當(dāng)要做好復(fù)核工作，必要時可以進(jìn)行調(diào)整防止出現(xiàn)誤差。此外，測繪之后的區(qū)域在需要時可以進(jìn)行合并，如果在合并過程中出現(xiàn)精度誤差就需要再次合并，并對區(qū)域的外方位和加密點進(jìn)行處理，從而能夠更好地實現(xiàn)合區(qū)接邊。此外，可以利用空中三角形加密的方式生成相應(yīng)的文件來幫助復(fù)原三維模型，針對加密的文件應(yīng)當(dāng)做好整理和歸檔工作[2]。

7 數(shù)字線劃圖的生成

通常情況下，在無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)中會生成最終的數(shù)字線劃圖。在此過程中，通常是利用全數(shù)字?jǐn)z影測繪工作站來進(jìn)行信息的編輯工作。在編輯完成以后，需要將圖紙設(shè)計為DWG 再進(jìn)行提交。在數(shù)字線劃圖工作中，需要注意以下幾個問題。（1）在進(jìn)行測量之前就需要做好地面三維模型的建立，從而能夠讓測量更為定向地開展。在工作進(jìn)行時需要人工與自動進(jìn)行交互，在此過程中會存在一定的誤差，在實際工作過程中，尤其需要工作人員提高注意力，注意操作的規(guī)范性，防止誤差過大對測量結(jié)果造成影響。（2）為了提高測繪的準(zhǔn)確性，針對不同的要求應(yīng)當(dāng)利用不同的代碼、線型、顏色來賦予，以此來做好區(qū)分。（3）在日常工作中，針對該項技術(shù)應(yīng)當(dāng)做好工作人員的培訓(xùn)工作。讓工作人員能夠充分掌握有關(guān)地形圖比例尺和制圖知識，能夠了解航空測繪的規(guī)范操作和圖示要求，能夠?qū)?shù)據(jù)信息有著強(qiáng)大的觀察和識別能力。此外，還需要有強(qiáng)烈的責(zé)任心，能夠確保測量工作的正常開展。（4）當(dāng)測繪過程中遇到河流陡巖時，就需要區(qū)分有灘陡巖水涯線和無灘陡巖水涯線。通常情況下，有灘陡巖水牙線需要以正常水位完成數(shù)據(jù)的采集工作，而無灘陡巖水涯線在測量過程中需要觀察棱線位置。在測量池塘?xí)r應(yīng)當(dāng)用沿塘坎進(jìn)行測繪。（5）在針對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行測繪的過程中，針對地貌需要利用等高線內(nèi)插的功能。但是，在利用該功能的過程中也要注意主體偏沉這一問題，這就需要工作人員在實際操作過程中進(jìn)行不斷地完善[3]。

8 立體采編測量

通常情況下，在測繪工程中利用無人機(jī)航空攝影技術(shù)完成對區(qū)域的測量之后，需要對收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)一的采編過程，這樣才能確保測量數(shù)據(jù)的可靠性。對此，在實際的測量過程中，需要尤其重視后期節(jié)點數(shù)據(jù)處理工作，針對獲得的數(shù)據(jù)，工作人員必須要將各種數(shù)字影像信息符號化，手繪水涯線和等高線，手動標(biāo)記出誤差較大的地方并進(jìn)行處理，以此來不斷提高數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性，使得地形圖測繪更為精準(zhǔn)有效。

9 結(jié)語

綜上所述，無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)具有較大優(yōu)勢，將其利用在地形圖測繪的過程中，可以避免環(huán)境因素的影響，使測量結(jié)果更具準(zhǔn)確性。在該技術(shù)的應(yīng)用過程中也需要注意應(yīng)針對性地采取相應(yīng)的措施來提高地形圖測量質(zhì)量，正確規(guī)范地利用DOM 技術(shù)、相片控制技術(shù)、空中三角形測量技術(shù)、數(shù)字線劃圖技術(shù)、立體采編技術(shù)等，從而讓無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)充分發(fā)揮其安全靈活、實效性強(qiáng)、響應(yīng)快、成本低等優(yōu)勢，不斷推動測繪工程的進(jìn)步，帶動企業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。