無人機(jī)航空攝影測(cè)量在地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用

馬海東

摘要：地形圖測(cè)繪是測(cè)繪工程發(fā)展中的重要環(huán)節(jié)，但是傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)在實(shí)際工作中容易造成誤差，所以無人機(jī)航拍測(cè)繪技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它不僅可以有效減小誤差，提供更準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)，而且還有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，無人機(jī)使用方便，對(duì)環(huán)境要求較低，而且相對(duì)人工測(cè)量來講，它的測(cè)量范圍非常大，無人機(jī)體積較小，所以攜帶方便，成本低，又能準(zhǔn)確測(cè)量數(shù)據(jù)，所以，它成為了測(cè)繪行業(yè)一個(gè)最優(yōu)選擇。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);航空攝影測(cè)量;地形圖測(cè)繪;應(yīng)用

1 無人機(jī)測(cè)繪的技術(shù)原理

無人機(jī)測(cè)繪是對(duì)傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的一個(gè)極大創(chuàng)新，是一個(gè)全新的方向，所以測(cè)繪工程發(fā)展離不開低空無人機(jī)測(cè)量，這是一個(gè)必然趨勢(shì)。無人機(jī)工作是通過無線電遙控設(shè)備或機(jī)載計(jì)算機(jī)程控系統(tǒng)進(jìn)行操控，使用小型數(shù)字相機(jī)（或掃描儀）作為機(jī)載遙感設(shè)備，配備地面站，以及必備的測(cè)繪軟件。

1.1 無人機(jī)種類選擇

由于無人機(jī)類型呈現(xiàn)多元化的特點(diǎn)，不同的無人機(jī)有不同的功能，所以在實(shí)際工作中，要根據(jù)工作性質(zhì)，選擇最合適的無人機(jī)類型。而且要對(duì)選擇的設(shè)備進(jìn)行深入了解，在投入使用前，要先對(duì)機(jī)器測(cè)試，保證工作質(zhì)量。

1.2 航線規(guī)劃最優(yōu)

無人機(jī)航空測(cè)繪地形時(shí)，一般都是通過低空航拍的方式進(jìn)行，會(huì)受外界環(huán)境的影響，所以工作人員要計(jì)劃好路線，杜絕紙上談兵。在規(guī)劃路線之前，要根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合地形特征，對(duì)無人機(jī)進(jìn)行測(cè)試。

1.3 開展低空拍攝測(cè)量

無人機(jī)航空攝影測(cè)量地形圖時(shí)，要結(jié)合實(shí)際分布的像控點(diǎn)進(jìn)行地形圖測(cè)繪。測(cè)量結(jié)束處理數(shù)據(jù)時(shí)，一定要結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)資料和拍攝的圖片來保證數(shù)據(jù)高度精確。

2 無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)特點(diǎn)

2.1 時(shí)效性好且成本低

在測(cè)繪行業(yè)中，傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)都是通過衛(wèi)星測(cè)量，可想而知，成本很高，而且時(shí)效性低。但是無人機(jī)恰恰能夠彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn)，時(shí)效性強(qiáng)，而且成本不高，測(cè)量數(shù)據(jù)既方便又準(zhǔn)確，能為地形測(cè)量提供有效數(shù)據(jù)。相對(duì)于人工測(cè)量，有效地?cái)U(kuò)大了測(cè)量范圍。

2.2 機(jī)動(dòng)性好

無人機(jī)測(cè)量地形特征時(shí)大多都采用低空測(cè)量的方式，使用條件非常低，幾乎不受測(cè)量地區(qū)的氣候環(huán)境變化的影響。只要是平整的路面都可以起降，即使是非專業(yè)人士，使用無人機(jī)測(cè)量也不是難題，又便于攜帶，所以測(cè)量范圍很大。調(diào)查顯示，一臺(tái)無人機(jī)每天可測(cè)量近百公里地區(qū)。

2.3 數(shù)據(jù)獲取迅速

傳統(tǒng)的衛(wèi)星測(cè)量技術(shù)獲得數(shù)據(jù)比較慢，誤差也較大，但是無人機(jī)安裝有攝像機(jī)，獲取信息非常及時(shí)。而且攝影機(jī)像素很高，數(shù)據(jù)還可以定位，由于這些特點(diǎn)，三維正攝影像圖非常容易制作。當(dāng)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)三維化的特點(diǎn)時(shí)，處理數(shù)據(jù)就變得更加簡(jiǎn)單，這是測(cè)繪行業(yè)發(fā)展最為需要的。無人機(jī)測(cè)量協(xié)調(diào)性很好，它可以和衛(wèi)星結(jié)合，也可以和遙感技術(shù)共同使用，配合地面的工作，使得工作人員更加高效便捷的獲得數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，提高測(cè)繪行業(yè)的工程質(zhì)量。

3 無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

3.1 空中三角測(cè)量

控制點(diǎn)在實(shí)測(cè)控制中粗略變動(dòng)偏移，在紙質(zhì)地圖中做出相關(guān)記錄，但不影響控制測(cè)量的總體任務(wù)正常順利進(jìn)行，最后將控制點(diǎn)按照前進(jìn)方向連接成線。綜述，結(jié)合我校東校區(qū)的地形地貌、地物分布情況以及全站儀三維坐標(biāo)測(cè)量功能等諸多因素，最終采用導(dǎo)線測(cè)量法進(jìn)行實(shí)地三維坐標(biāo)控制測(cè)量，降低工作難度，減少任務(wù)量，節(jié)省時(shí)間，高效測(cè)量。

3.2 導(dǎo)線測(cè)量

首先在電子平面圖中初步確定控制點(diǎn)位置，再實(shí)地踏勘觀望，是否能前后通視，能測(cè)量到測(cè)區(qū)范圍內(nèi)的建筑物、道路、展示牌、路燈、花壇廣場(chǎng)等物，考慮路燈樹木對(duì)儀器觀測(cè)的遮擋，加之主干道和人流量較大的地區(qū)控制點(diǎn)的確定標(biāo)識(shí)考慮?？刂泣c(diǎn)在實(shí)測(cè)控制中粗略變動(dòng)偏移，在紙質(zhì)地圖中做出相關(guān)記錄，但不影響控制測(cè)量的總體任務(wù)正常順利進(jìn)行，最后將控制點(diǎn)按照前進(jìn)方向連接成線。

3.3 數(shù)據(jù)采集與編輯成圖

3.3.1 立體采集

1.數(shù)據(jù)采集。（1）數(shù)據(jù)的采集工作以內(nèi)部設(shè)置方位，外部決定性質(zhì)的原則進(jìn)行。（2）作業(yè)前仔細(xì)分析資料，發(fā)現(xiàn)上工序出現(xiàn)的問題要及時(shí)上報(bào)處理。（3）在陰影隱藏的地方可以不采集，只收集在實(shí)體模型下可以看到的元素，但是必須標(biāo)記它們，并在調(diào)繪時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充。（4）特征測(cè)量點(diǎn)，方向線，與比例不成比例。（5）收集點(diǎn)元素時(shí)，必須精確確定點(diǎn)位置幾何的中心。（6）居民區(qū)的各種結(jié)構(gòu)和主要輔助設(shè)施必須準(zhǔn)確地反映出輪廓以及實(shí)際上的建筑和結(jié)構(gòu)特征。（7）各類檢修井及污水篦子，內(nèi)判采集主要管線、主要街道上的，其他地方出現(xiàn)的檢修井以及污水篦子均不予采集和表示，那些不明用途檢修井表明性質(zhì)時(shí)用用途不明的檢修井在圖例上進(jìn)行表示。（8）許多房屋都需要校正檐口，并且可以沿著檐口的邊緣進(jìn)行測(cè)量。（9）DLG數(shù)據(jù)[5]必須在三維模型中進(jìn)行相接。（10）應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)數(shù)字量度的質(zhì)量檢驗(yàn)，每次檢驗(yàn)完成后，生產(chǎn)檢驗(yàn)人員應(yīng)在三維環(huán)境中檢驗(yàn)質(zhì)量，以確保質(zhì)量。2.輸出調(diào)繪工作底圖。將DLG數(shù)據(jù)和DOM數(shù)據(jù)采集在一起，并且與相同名稱的圖像集匹配的DLG矢量元素的偏差應(yīng)在平面位置的允許誤差范圍內(nèi)。經(jīng)略微編輯整合后，外業(yè)調(diào)繪的工作底圖為正射影像所繪制的地形圖。

3.3.2 外業(yè)調(diào)繪

調(diào)繪應(yīng)準(zhǔn)確、描述應(yīng)精確、標(biāo)記應(yīng)合理、圖式要恰當(dāng)。協(xié)調(diào)人員應(yīng)堅(jiān)持“走到，看到，問到”的原則，并繼續(xù)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查、修測(cè)、補(bǔ)測(cè)、屋檐修正等工作。在實(shí)地繪制之前要分析內(nèi)業(yè)繪制的數(shù)據(jù)，以確保地形圖元素（包括形狀元素和屬性信息）表示形式的完整性和準(zhǔn)確性。（1）對(duì)判定中地形要素進(jìn)行篩選，錯(cuò)誤，定性，內(nèi)業(yè)漏水、難以表達(dá)的幾何信息（如陰影區(qū)域）和模糊的屬性信息（如地理名稱等）。（2）對(duì)各類檢修井進(jìn)行定性。（3）就地物的性質(zhì)而言，在確認(rèn)實(shí)地核查后，符號(hào)化表示或標(biāo)注不需對(duì)內(nèi)業(yè)測(cè)量的不明線標(biāo)記。（4）調(diào)繪時(shí)間、作業(yè)員姓名、檢查員姓名應(yīng)記錄清晰。

3.3.3 外業(yè)補(bǔ)測(cè)

（1）外業(yè)補(bǔ)測(cè)內(nèi)容包括遮擋地物和新增地物補(bǔ)測(cè)。（2）補(bǔ)測(cè)采用GNSS網(wǎng)絡(luò)RTK或單基站RTK方式，當(dāng)GPS信號(hào)較弱時(shí)可施測(cè)部分圖根點(diǎn)采用全站儀進(jìn)行補(bǔ)測(cè)。（3）對(duì)于零星新增地物或單個(gè)建（構(gòu)）筑物可根據(jù)相關(guān)地物丈量定位。

3.4 數(shù)字線劃圖研究

在數(shù)字線劃圖工作中，工作人員需要借助航天遠(yuǎn)景全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站，以CAD軟件為基礎(chǔ)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，在輸出數(shù)據(jù)時(shí)一定要確定模式符合要求。工作人員最好在地形圖測(cè)量時(shí)，先提前構(gòu)造一個(gè)數(shù)字模型，通俗講就是定向。由于工作性質(zhì)特殊，內(nèi)業(yè)測(cè)量誤差會(huì)較大，所以工作人員要實(shí)時(shí)觀察測(cè)量狀態(tài)，嚴(yán)格遵守工作要求，盡量將誤差降到最低。而且測(cè)量時(shí)要保證定位精確，組成元素不同，所用的線條模板和顏色也要注意。為提高工作質(zhì)量，要培訓(xùn)工作人員，提高個(gè)人工作能力，減少人工誤差。

3.5 采集正射影像

在測(cè)量完成后，要做好數(shù)據(jù)處理，要先把影響采集數(shù)據(jù)，然后用軟件進(jìn)行加密，在將數(shù)據(jù)輸入應(yīng)用程序中。工作人員要匹配數(shù)據(jù)然后生成DSM，濾波處理不可以忽略，DEM處理也要認(rèn)真。在生成正影像時(shí)可以借助無人機(jī)管家遙感影像一體化測(cè)圖技術(shù)，可以大大提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率，提升工作效率。

4 結(jié)語

無人機(jī)航測(cè)具有其他航拍測(cè)量所不具備的優(yōu)點(diǎn)，例如高機(jī)動(dòng)性，高靈活性，高效率，低成本和高速度等優(yōu)點(diǎn)。在大比例尺地形數(shù)字線劃圖、數(shù)字高程模型等等數(shù)字產(chǎn)品的制作方面都有廣泛的應(yīng)用。但無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在具有巨大優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也存在著一系列的不足。像是在無人機(jī)的穩(wěn)定飛行，以及專屬于無人機(jī)的測(cè)繪儀器方面還有待提高。

參考文獻(xiàn)：

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