測繪工程中無人機(jī)攝影測量技術(shù)運(yùn)用分析

余力，祁亞科，張柏林，張亞杰

（河南省煤田地質(zhì)局一隊(duì)，鄭州450000）

1 無人機(jī)攝影測量技術(shù)概述

無人機(jī)航空攝影測量是一種新型測量方式，具有成本低、機(jī)動靈活、工作效率高等優(yōu)點(diǎn)，在小區(qū)域和飛行困難的地區(qū)可以快速獲取高分辨率影像，極大地減少了測繪外業(yè)工作量，大幅度提高了工作效率。當(dāng)前，通過無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)可以較為輕松地獲得小于或等于1∶1 000 比例尺的數(shù)字化地圖成果。如果采用傾斜攝影測量技術(shù)，選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法，獲得的成果精度會更高。在數(shù)據(jù)處理過程中，數(shù)字化成果的平面精度較易達(dá)到規(guī)范要求，而高程數(shù)據(jù)的精度則不易達(dá)到。常用的高程數(shù)據(jù)提取方法有：人工提取法、點(diǎn)云分類法、地面模型提取法等。

2 無人機(jī)攝影測量技術(shù)的應(yīng)用流程

2.1 像控點(diǎn)布設(shè)

像控點(diǎn)布設(shè)需要根據(jù)設(shè)計(jì)網(wǎng)型在成圖范圍內(nèi)布設(shè)像控點(diǎn)。在布設(shè)過程中，需要遵循均勻性原則，根據(jù)不同的比例尺、地形條件、處理方法等要求布設(shè)，并且需要根據(jù)具體要求按照不同的密度布設(shè)在測區(qū)范圍內(nèi)。此外，還要考慮測區(qū)內(nèi)的交通和地物等特征。

2.2 外業(yè)航飛

外業(yè)航飛主要是在多旋翼無人機(jī)飛行平臺中搭載5 鏡頭相機(jī)進(jìn)行多架次航測，通過從不同的角度拍攝地面影像，獲取建筑側(cè)面紋理信息，獲取穩(wěn)定、高清的原始數(shù)碼影像、照片拍攝點(diǎn)空間位置、姿態(tài)信息，根據(jù)相機(jī)畸變參數(shù)，利用空三軟件做好匹配、平差、拼接等工作,最終生產(chǎn)出滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的數(shù)字正射影像圖DOM、數(shù)字高程模型DEM 等數(shù)據(jù)，再通過傾斜三維建模系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三維實(shí)景重現(xiàn)。需要注意的是，在野外飛行作業(yè)過程中，測量技術(shù)人員需要制訂完善的計(jì)劃，確定飛行路線，隨后進(jìn)行試飛，并對飛行過程中的意外情況進(jìn)行分析并確定預(yù)案。

2.3 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

無人機(jī)遙感技術(shù)最核心的工作是處理數(shù)據(jù)，通過處理相關(guān)數(shù)據(jù)可以獲取最終的影像和數(shù)字測繪產(chǎn)品。在數(shù)據(jù)處理過程中，除了采用遙感技術(shù)，還需要以人工計(jì)算篩選技術(shù)作為基礎(chǔ)，及時(shí)地舍棄不滿足要求的數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。另外，在對無人機(jī)飛行路線的確認(rèn)中，同樣需要進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集，為了確保航線的精確度，通常還會對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行再次檢驗(yàn)，避免數(shù)據(jù)的錯誤導(dǎo)致飛行航線偏離影響工作效率。

3 測繪工程中無人機(jī)攝影測量技術(shù)的應(yīng)用

3.1 在現(xiàn)代化礦山工程中的應(yīng)用

在礦山環(huán)境治理過程中，相關(guān)部門可以利用無人機(jī)攝影測量技術(shù)進(jìn)行測繪，提高測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性?，F(xiàn)階段，社會各界更加注重礦山建設(shè)的環(huán)保性，這就需要做好礦山環(huán)境治理工作，恢復(fù)礦山生態(tài)環(huán)境。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，相關(guān)部門可以利用無人機(jī)攝影測量技術(shù)，在無人機(jī)中搭載更多傳感器，獲取雷達(dá)、真彩色、多光譜等礦區(qū)遙感數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，應(yīng)用相關(guān)軟件對其進(jìn)行處理后，完成定性與定量分析工作，以獲取準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)信息，了解礦山的環(huán)境治理和恢復(fù)現(xiàn)狀，對綠色礦山建設(shè)成果進(jìn)行有效分析[1]。

3.2 在自然災(zāi)害救援中的應(yīng)用

在社會的快速發(fā)展中，出現(xiàn)了很多人為破壞自然環(huán)境的行為，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境日益惡劣，洪澇災(zāi)害、地震、泥石流等自然災(zāi)害的發(fā)生更加頻繁。發(fā)生自然災(zāi)害時(shí)，相關(guān)部門需要盡快予以救援，獲取準(zhǔn)確的災(zāi)區(qū)信息，避免因自然災(zāi)害帶來嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，并進(jìn)行災(zāi)后重建。通常情況下，發(fā)生大型自然災(zāi)害后，災(zāi)區(qū)與外地道路、通訊會被阻斷，救援部門無法及時(shí)地獲取災(zāi)情信息。為了解決這一問題，相關(guān)部門需要引進(jìn)無人機(jī)攝影測量技術(shù)，及時(shí)獲取災(zāi)區(qū)的地形、地貌信息，對受害者位置進(jìn)行標(biāo)記，獲取清晰的災(zāi)區(qū)影像，并及時(shí)將各項(xiàng)信息傳輸?shù)骄仍?，有助于救援?duì)伍迅速制訂救援方案，為受害者的生命安全提供保障[2]。

4 無人機(jī)攝影測量技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

4.1 工程實(shí)例

某露天礦經(jīng)多年開采后，形成了面積較大的采坑4 個，面積約2.9km2，現(xiàn)進(jìn)行礦山環(huán)境恢復(fù)治理，首先要繪制采礦區(qū)范圍內(nèi)的高精度地形圖。由于區(qū)域內(nèi)地形復(fù)雜，坡陡坑深，進(jìn)行人工實(shí)測危險(xiǎn)系數(shù)較大，且工期較長，故采用無人機(jī)攝影測量技術(shù)獲得1∶1 000 地形圖。

4.2 應(yīng)用流程

4.2.1 選擇無人機(jī)類型

在測量準(zhǔn)備階段，組織專業(yè)人員分析礦山基本情況、周邊環(huán)境、氣候條件、攝影面積等，以此確定無人機(jī)的類型，并根據(jù)無人機(jī)性能要求設(shè)計(jì)合理的規(guī)劃航線。本次測量無人機(jī)平臺采用大疆精靈4Pro，相機(jī)型號為FC6310，圖像像素為5 472×3 648，焦距8.8mm，飛行控制軟件為PIX4D CAPTURE，飛行高度130m，地面分辨率為3.6cm。

4.2.2 像片控制測量

礦山地質(zhì)環(huán)境具有一定的復(fù)雜性，為了提高測量精度，本次測量共布設(shè)像控點(diǎn)9 個，均勻分布于測區(qū)周圍，能覆蓋整個測區(qū)，地形條件復(fù)雜地方適當(dāng)加密像控點(diǎn)。

4.2.3 外業(yè)航飛

采用隨機(jī)的遙控平臺控制飛行，本次共飛行6 個架次，航空攝影測量航向重疊率80%，旁向重疊率70%，航攝高度相對于地面120m。

4.2.4 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

航空攝影外業(yè)完成后，需要對航攝數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理。對無人機(jī)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查后，要按照一定的間隔進(jìn)行地面高程數(shù)據(jù)的采集。在地形數(shù)據(jù)采集中，著重采集地形變化特征點(diǎn)，如坎頂、坎拐點(diǎn)、變坡點(diǎn)及坎腳高程，在地形變化特征點(diǎn)間距離較大處進(jìn)行適當(dāng)加大數(shù)據(jù)采集量。然后利用制圖軟件對地物進(jìn)行采集，最終形成1∶1 000 地形圖。地形圖形成后，對成圖精度進(jìn)行檢驗(yàn)，共抽檢地形點(diǎn)93 個，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，抽檢點(diǎn)平均誤差如下：DX=0.037m，DY=0.026m，DH=0.041m，符合相關(guān)規(guī)范的要求。在本工程中，通采用無人機(jī)攝影測量技術(shù)，能夠自動、定向分析航行路線，對航線數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進(jìn)行分析，根據(jù)地形環(huán)境、地貌特征的實(shí)際情況，合理地選擇飛行路線，確保操作的連貫性，內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理后生產(chǎn)的測繪產(chǎn)品精度較高。另外，節(jié)省了更多的時(shí)間和資源。

5 結(jié)語

綜上所述，無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)作為一種新興技術(shù)，能夠針對環(huán)境復(fù)雜、范圍較大的區(qū)域進(jìn)行測量，其獲得的地形圖等測繪產(chǎn)品精度較高，能滿足大比例尺測圖對精度的要求。測量單位可以充分無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)優(yōu)勢，將其應(yīng)用到相關(guān)領(lǐng)域的工程測量中，以提高測量工作的質(zhì)量和效率。