試論數(shù)字航空攝影測量數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)

夏昕彤

摘 要 當(dāng)前的工業(yè)測量、交通測量以及土地測量中，數(shù)字航空攝影技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，其中主要發(fā)揮作用的是無人機(jī)，安裝有數(shù)字化的航空相機(jī)。在開展測繪工作中，需要對所獲得的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，對于測量環(huán)境全面了解。使用數(shù)據(jù)處理軟件獲得相關(guān)的三維立體圖像，以對測量環(huán)境準(zhǔn)確把握。本論文著重于研究數(shù)字航空攝影測量數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞 航空攝影;數(shù)字測量;數(shù)據(jù)處理;關(guān)鍵技術(shù)

引言

應(yīng)用無人機(jī)開展測繪工作，還要結(jié)合使用數(shù)字航空攝影技術(shù)，使用數(shù)字軟件對所獲得的信息處理為三維立體圖像，不僅圖像清晰，而且每個(gè)細(xì)節(jié)都呈現(xiàn)到位，特別是無人機(jī)采用攝傾斜影的方式，使得傳統(tǒng)的三維建模技術(shù)所存在的局限得以突破，不僅拍攝效率提高了，而且提高了精度，使得測量要求得到滿足。

1使用無人機(jī)進(jìn)行數(shù)字航空攝影現(xiàn)狀

與實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)和全站儀測量技術(shù)相比，無人機(jī)主要用于現(xiàn)場測量，改善了施工測量環(huán)境。由于內(nèi)部矢量化，提高了生產(chǎn)效率，縮短了項(xiàng)目周期，有效地控制了外部測量成本[1]。與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，技術(shù)操作人員數(shù)量少，操作方便。在測量過程中，無須使用立體眼鏡和跑步機(jī)直接采集數(shù)據(jù)信息來建立三維模型。如果采用傳統(tǒng)的攝影測量技術(shù)，使用立體眼鏡在一個(gè)方向上有深度感，但是不能準(zhǔn)確地確定轉(zhuǎn)角的位置。使用無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)可以對具體的拍攝位置準(zhǔn)確定位。

2數(shù)字航空攝影測量數(shù)據(jù)處理技術(shù)

2.1 采集紋理信息

在數(shù)字航空攝影測量的過程中，考慮到測繪環(huán)境比較復(fù)雜，特別是測繪區(qū)域內(nèi)建筑物比較多，或者是處于山地環(huán)境中，就會(huì)增加測繪難度，所以采用無人機(jī)傾斜拍攝，結(jié)合photomod 對數(shù)據(jù)模型進(jìn)行處理。在拍攝過程中，當(dāng)無人機(jī)沒有捕捉到建筑物的圖像的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)紋理區(qū)域可以映射出較小的圖像。事實(shí)上，這種方法就是使用無人機(jī)傾斜拍攝方法捕捉墻面紋理，或者使用特寫鏡頭拍攝，還可以通過調(diào)整photomod軟件捕捉紋理信息并進(jìn)行編輯。在具體工作中，可以利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上預(yù)設(shè)不規(guī)則三角測量，生成無紋理的三維模型。然后利用photomod 軟件采集紋理信息并完成映射[2]。在數(shù)字航空攝影測量過程中會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，可以采用兩種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，一種是在線mapmatrix軟件和virtuzo軟件，將mapmatrix和virtuzo圖像調(diào)用到模型中，實(shí)現(xiàn)信息采集、編輯信息和信息倉庫的集成操作;第二種方式是采用航測內(nèi)部編輯的方式，將采集結(jié)果的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入JX4方法，將編輯后的結(jié)果轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)庫。

在制作圖像時(shí)，利用photomod 軟件采集數(shù)據(jù)和信息，對各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行初步統(tǒng)計(jì)。制定無人機(jī)飛行計(jì)劃，申請空域，根據(jù)線路類型和無人機(jī)性能進(jìn)行調(diào)查，要求滿足1：500。對于導(dǎo)航高度，參數(shù)設(shè)置明確，包括無人機(jī)數(shù)量、射擊間隔、無人機(jī)重疊方向和側(cè)向等參數(shù)要準(zhǔn)確。為了利用photomod 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，需要根據(jù)飛行方向?qū)Φ匦螖?shù)據(jù)進(jìn)行編輯[3]。生成表面模型后，用無人機(jī)正片圖像的標(biāo)準(zhǔn)格式對數(shù)據(jù)模型進(jìn)行校正和可視化，最終初步獲得三維模型。當(dāng)圖像的數(shù)學(xué)關(guān)系完成后，位置信息確定下來之后，真實(shí)紋理的三維模型就建立起來。

2.2 數(shù)據(jù)信息的處理

在處理數(shù)據(jù)信息的時(shí)候使用photomod 軟件。photomod 軟件是在EPS地理信息工作站平臺(tái)下建立的航測軟件系統(tǒng)。作為一個(gè)航測軟件系統(tǒng)，它可以與航測遠(yuǎn)景相連接，具有通用、JX4、綜合航測白帳等功能，可以隨時(shí)采集和編輯信息，采集和建立數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息。在EPS平臺(tái)運(yùn)行過程中，無人機(jī)射擊獲得的信息可以傳輸?shù)街付ǖ臄?shù)據(jù)庫中，并實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)信息。它可以稱為集采集、編輯、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)信息更新為一體的航空測量系統(tǒng)[4]。

該航測軟件系統(tǒng)具有良好的兼容性，可以與其他平臺(tái)進(jìn)行信息采集。除上述特點(diǎn)外，還采用了信息制圖技術(shù)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)，對數(shù)據(jù)信息采用數(shù)字化檢測方法。該系統(tǒng)應(yīng)用于無人機(jī)測繪時(shí)，所采集的圖像可以發(fā)揮軟件的功能，建立高精度的三維模型。改進(jìn)紋理映射算法后，可以將原始的二維紋理圖像傳輸?shù)饺S模型的位置。拍攝區(qū)域可以通過三維模型更好地傳輸真實(shí)信息。

無人機(jī)采集的圖像由photomod 軟件處理，采集與編輯庫不分離。測繪技術(shù)由數(shù)字化向信息化轉(zhuǎn)變。在photomod 軟件搭建的平臺(tái)上，將無人機(jī)射擊中獲得的所有地理元素用骨架線+屬性進(jìn)行描述，完全滿足了地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建設(shè)和制圖應(yīng)用的要求。在圖像顯示和打印高亮顯示過程中，可以動(dòng)態(tài)、符號(hào)化地進(jìn)行操作，符合方案規(guī)范，滿足設(shè)計(jì)圖紙要求[5]。無人機(jī)在航空攝影測量中應(yīng)用，結(jié)合photomod 技術(shù)，無人機(jī)獲取的數(shù)據(jù)不僅可以建立數(shù)據(jù)庫，而且可以繪圖，圖形和信息完全集成，實(shí)現(xiàn)了地理信息系統(tǒng)與繪圖的統(tǒng)一。

3結(jié)束語

通過上面的研究可以明確，數(shù)字航空攝影測量中使用無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)，使得拍攝更為全面，一些細(xì)節(jié)都可以拍攝到位，可以達(dá)到綜合測量的效果。然而，為了保證無人機(jī)拍攝到的圖像能夠構(gòu)造成高質(zhì)量的三維模型，使用具有信息采集和編輯功能的軟件是非常必要的。在處理數(shù)據(jù)信息的過程中，可以直接建立數(shù)據(jù)庫，將建立的模型存儲(chǔ)在指定的數(shù)據(jù)庫中，從而保證三維模型具有較高的精度，加快內(nèi)部數(shù)據(jù)處理速度，實(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的三維呈現(xiàn)。

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