關(guān)于無人機(jī)航測系統(tǒng)外業(yè)像控的探討

劉喆

摘 要 近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，無人機(jī)航測技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。本文介紹了無人機(jī)航測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和基本工作物理原理，闡述了無人機(jī)航測存在的問題以及控制和繪圖的精度，并展望了該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用和未來發(fā)展。

關(guān)鍵詞 無人機(jī);圖像控制;圖像精度

引言

近兩年來，航天測繪技術(shù)領(lǐng)域各種技術(shù)的應(yīng)用越來越科學(xué)化，固定翼無人機(jī)技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)車載儀表自動(dòng)完成的技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟和應(yīng)用。無人機(jī)航測獲取的是全面的應(yīng)急數(shù)據(jù)，在重要區(qū)域俯沖攻擊調(diào)查結(jié)果和測繪中有其獨(dú)特的缺點(diǎn)。本文主要介紹了無人機(jī)航測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和基本原理，闡述了無人機(jī)航測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的野外圖像數(shù)據(jù)控制和測繪精度，列舉了無人機(jī)航測軟件系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，應(yīng)用于當(dāng)前的研究現(xiàn)狀和未來的相關(guān)研究。

1構(gòu)造和原理

1.1 系統(tǒng)配置

無人機(jī)是指無人機(jī)系統(tǒng)。它基于無人機(jī)的概念，操作有線遙控設(shè)備和相關(guān)程控設(shè)備來實(shí)現(xiàn)飛行。無人機(jī)車輛配備數(shù)碼單反專業(yè)攝像機(jī)進(jìn)行拍攝，并使用一些應(yīng)用軟件。它還可以對航測數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的再處理和分析。一般來說，無人機(jī)航測系統(tǒng)由兩部分組成：飛機(jī)控制系統(tǒng)功能和地面保障相關(guān)設(shè)備。他們各司其職，共同完成無人機(jī)系統(tǒng)航拍的其他任務(wù)。飛行控制系統(tǒng)由垂直陀螺儀、GPS傳輸手機(jī)天線和單片機(jī)組成。支持設(shè)備包含綜合數(shù)據(jù)，接收端、數(shù)據(jù)后續(xù)處理、終端和遠(yuǎn)程控制操作設(shè)備。

1.2 系統(tǒng)原理

無人機(jī)航拍是利用垂直陀螺實(shí)現(xiàn)各種角度的拍攝，同時(shí)結(jié)合微處理技術(shù)，保證飛機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)以及飛行高度固定。在無人機(jī)系統(tǒng)航拍的過程中，相機(jī)安裝在航空通信設(shè)備中，并且及時(shí)傳輸數(shù)據(jù)情況，以及接收其他終端都能及時(shí)接收到信息內(nèi)容和位置數(shù)據(jù)的彩色圖像信息，這些信息可以準(zhǔn)確地傳輸?shù)降孛娌倏刂行?，使地面操控中心可以根?jù)信息來判斷飛機(jī)的飛行狀態(tài)，并對于當(dāng)前狀態(tài)及時(shí)調(diào)整，以便及時(shí)糾正偏差或以什么姿態(tài)在空中飛行。最后，根據(jù)情況，數(shù)字移動(dòng)攝影臺(tái)將對采集到的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮罄m(xù)處理，以滿足使用標(biāo)準(zhǔn)的需要[1]。

2布局和精度分析

2.1 布局

通常，使用無人飛行器航空測量系統(tǒng)執(zhí)行航空攝影野外部署有兩種形式，戰(zhàn)場布局和非地面布局。前者放置的圖像控制點(diǎn)具有精度高的特點(diǎn)，但是由于測量工作量大而使用率低，而后者布局通過測量少量控制點(diǎn)作為內(nèi)部加密的基礎(chǔ)而具有高效率的特征。它可以大大減少現(xiàn)場行業(yè)的工作量，并且是當(dāng)前最常用的部署方法。

使用無人機(jī)進(jìn)行航空測量時(shí)，圖像控制點(diǎn)的位置在后續(xù)精度分析中起著非常重要的作用。設(shè)置野外圖像控制點(diǎn)時(shí)，首先是在測量區(qū)域的四個(gè)角上總共放置四個(gè)測量和控制點(diǎn)。第二種方法是將12個(gè)測量和控制點(diǎn)分成3行，每行4個(gè)。第三是放置16個(gè)測量和控制點(diǎn)。這些點(diǎn)均勻排列成4行，每行4個(gè)。最后一項(xiàng)是在7行中安排28個(gè)測量和控制點(diǎn)，每行安排4個(gè)。然后，可以通過測量檢查點(diǎn)和加密點(diǎn)之間的精度來評估調(diào)查區(qū)域調(diào)整的結(jié)果[2]。

2.2 精度分析

（1）準(zhǔn)確性分析指標(biāo)。在分析無人航空測量系統(tǒng)的現(xiàn)場圖像參考點(diǎn)的準(zhǔn)確性時(shí)，我們通常使用誤差統(tǒng)計(jì)方法來計(jì)算和分析調(diào)整每個(gè)測試模型后參考點(diǎn)的檢查點(diǎn)的準(zhǔn)確性。使用誤差分析方法時(shí)，經(jīng)常使用五個(gè)指標(biāo)：平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、中位數(shù)誤差、總誤差消除和最大值[3]。

（2）注意事項(xiàng)。在分析無人航空測量系統(tǒng)現(xiàn)場圖像控制的精度時(shí)，應(yīng)注意滿足航空測量內(nèi)部行業(yè)的精度要求。如果無法滿足內(nèi)部航空測量精度要求，則可以在調(diào)整測量區(qū)域的自由網(wǎng)絡(luò)后將控制點(diǎn)添加到現(xiàn)場，并且平面精度可以達(dá)到1∶2000，接近內(nèi)部航空測量行業(yè)的1∶1000精度要求。對于平坦和丘陵地形，需要進(jìn)行野外海拔高度測量，否則隨著參考點(diǎn)的增加，平面精度和海拔高度精度的提高將很小，這將無法滿足平原和丘陵的海拔精度要求[4]。

3無人機(jī)航測系統(tǒng)的應(yīng)用

無人機(jī)航測系統(tǒng)具有圖像數(shù)據(jù)分辨率高、圖像數(shù)據(jù)清晰、操作方式簡單等優(yōu)點(diǎn)，在各個(gè)相關(guān)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。無人機(jī)技術(shù)測繪系統(tǒng)可用于災(zāi)害動(dòng)態(tài)監(jiān)測。我國地形復(fù)雜，氣候條件變化頻繁，各種災(zāi)害頻發(fā)。應(yīng)用于傾斜攝影測量系統(tǒng)中，能及時(shí)預(yù)防各種災(zāi)害，更準(zhǔn)確地調(diào)查洪水災(zāi)害造成的嚴(yán)重零件損失和其他人身傷害，而且它還支持災(zāi)后總體評估和救援。

測繪管理部門也可以利用無人機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通過國土測繪，測繪大比例尺土地利用圖以及實(shí)時(shí)修改已測量圖樣，并定期檢查其他相關(guān)資料是否齊全。國土、基礎(chǔ)設(shè)施、道路交通和旅游部可利用標(biāo)準(zhǔn)無人機(jī)航拍軟件系統(tǒng)，對與違法行為密切相關(guān)的彩色圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如農(nóng)用地違法經(jīng)營、受損監(jiān)測區(qū)域的生態(tài)環(huán)境等。傳統(tǒng)的航空攝像技術(shù)被應(yīng)用于小城鎮(zhèn)以及分散或偏遠(yuǎn)地區(qū)，如我國遙遠(yuǎn)的南方和工業(yè)發(fā)展災(zāi)害分布區(qū)，浪費(fèi)了大量的人力物力，而且受地形復(fù)雜的限制。使用無人機(jī)測繪，則可以有效提高效率和質(zhì)量，并為進(jìn)一步發(fā)展規(guī)劃圖提供可靠、可持續(xù)和有效的數(shù)據(jù)顯示。此外，無人機(jī)航測系統(tǒng)還可用于農(nóng)業(yè)水利，如水電等行業(yè)。因此，對于我國水利工程、水電和太陽能發(fā)電等環(huán)境惡劣的地方，傳統(tǒng)方法無法克服環(huán)境因素帶來的困難，此時(shí)無人機(jī)航測為水利建設(shè)提供完整的選址和規(guī)劃服務(wù)，使整個(gè)工程更加安全可靠。

4結(jié)束語

由于無人機(jī)航測系統(tǒng)操作簡單，功能強(qiáng)大靈活，因此可以快速、廣泛解決一些實(shí)際問題，提高工作的速度和效率。然而，無人機(jī)航測系統(tǒng)在一些方面也存在不足。未來，在提高原有網(wǎng)絡(luò)通信水平中有一個(gè)前提，就是要著力提升低頻無線業(yè)務(wù)的通信和基本功能。在數(shù)據(jù)包傳輸過程中，這是不可忽略的。此外還需要設(shè)計(jì)出體積更小的PCB電路板，以便于無人機(jī)的攜帶，減輕無人機(jī)的負(fù)擔(dān)。

參考文獻(xiàn)

[1] 何清平.芻議無人機(jī)航測系統(tǒng)外業(yè)像控[J].建材與裝飾，2020（3）： 194-195.

[2] 李捷斌.基于無人機(jī)航測系統(tǒng)的無控制測繪試驗(yàn)分析[J].電子設(shè)計(jì)工程，2019，27（15）：144-147，152.

[3] 桂海鵬.關(guān)于無人機(jī)航測系統(tǒng)外業(yè)像控的探討[J].科技資訊，2018， 16（7）：82-83.

[4] 羅偉國.無人機(jī)航測系統(tǒng)外業(yè)像控研究[J].礦山測量，2012（5）：56-58，93.