無人機(jī)影像處理技術(shù)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用

周仲海

（南京交通技師學(xué)院 江蘇 南京 210000）

0 引言

測(cè)繪工程和很多行業(yè)都會(huì)產(chǎn)生聯(lián)系，尤其對(duì)于工程建設(shè)來說至關(guān)重要。測(cè)繪工程的發(fā)展為我國(guó)社會(huì)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)了力量，尤其在無人機(jī)技術(shù)與之產(chǎn)生融合之后，測(cè)繪工程得到了飛躍式的發(fā)展。無人機(jī)大大提高了測(cè)繪效率，提高了測(cè)繪的精確性，對(duì)我國(guó)測(cè)繪工程行業(yè)的發(fā)展起到了舉足輕重的作用。目前在航拍、農(nóng)業(yè)檢測(cè)、植被及動(dòng)物保護(hù)、測(cè)繪、氣象監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用前景非常廣闊。

1 無人機(jī)測(cè)繪相關(guān)應(yīng)用形式

近些年發(fā)展起來的傾斜攝影技術(shù)是一項(xiàng)重大的技術(shù)突破，它打破了以往只能從正向進(jìn)行攝影的局限，能夠通過在一臺(tái)無人機(jī)上裝配多臺(tái)相機(jī)，實(shí)現(xiàn)從同一高度、不同角度進(jìn)行拍攝，能夠呈現(xiàn)出類似于肉眼觀察事物的效果。在小面積、大比例尺數(shù)字化地形測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用中，無人機(jī)與載人飛機(jī)相比，優(yōu)勢(shì)更加明顯。無人機(jī)體積更小、質(zhì)量更小、反應(yīng)更快、操作更加靈敏，而且無人機(jī)還能進(jìn)入到相對(duì)危險(xiǎn)的環(huán)境中完成測(cè)繪工作，這對(duì)于測(cè)繪人員的人生安全提供了更好的保障。相比載人飛機(jī)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)，就是無人機(jī)目前還不受空域管制的限制，能夠快速到達(dá)測(cè)繪區(qū)，而且無人機(jī)能夠長(zhǎng)時(shí)間懸停在測(cè)繪區(qū)上空，完成高強(qiáng)度的測(cè)繪任務(wù)。

目前，我國(guó)無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)主要有：

1.1 地形圖測(cè)繪

地形圖測(cè)繪是按照規(guī)定的精度要求由技術(shù)人員對(duì)無人機(jī)的相機(jī)拍攝角度與分辨率進(jìn)行設(shè)置和調(diào)整，并利用成圖軟件對(duì)無人機(jī)拍攝的影響進(jìn)行處理，達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 土石方測(cè)量

在土方石測(cè)量方面，無人機(jī)也能發(fā)揮較好的效果，無人機(jī)經(jīng)過高精度的拍攝和分析，能夠大大提升土方石量計(jì)算的精確度。在計(jì)算的過程中，由于無人機(jī)的飛行高度和地面還有一定的距離，所以能夠?qū)⑵滹w行軌跡計(jì)算出來，得到高程值，再運(yùn)用PostFlight Terra 3D 等軟件進(jìn)行分析和計(jì)算，便可以得出測(cè)繪區(qū)域的土方石總量。

1.3 征地測(cè)量

征地測(cè)量歷來都是讓測(cè)繪人員頭疼的工作。因?yàn)樵谶M(jìn)行土地測(cè)量時(shí)，要保證國(guó)家土地的調(diào)度，還要凸顯出土地的經(jīng)濟(jì)建設(shè)成果。通常來說，政府在實(shí)際征地時(shí)，會(huì)因?yàn)闇y(cè)量結(jié)果和農(nóng)民的預(yù)期不符，而和農(nóng)民產(chǎn)生糾紛，甚至對(duì)簿公堂。這不僅嚴(yán)重影響了我國(guó)土地資源的開發(fā)，還會(huì)造成不良的社會(huì)負(fù)面影響。有些農(nóng)民為了獲得更多的補(bǔ)償，會(huì)用自己的方法來對(duì)征地進(jìn)行測(cè)量，這不僅不合法，也不能得到政府部門的承認(rèn)。為了解決這一問題，無人機(jī)在征地測(cè)繪中得到了更加深入的應(yīng)用。

1.4 新農(nóng)村建設(shè)測(cè)繪

我國(guó)近些年大力推行新農(nóng)村建設(shè)，在新農(nóng)村建設(shè)工程匯總，房屋測(cè)繪、電力交通測(cè)繪、旅游區(qū)規(guī)劃開發(fā)等都是重點(diǎn)內(nèi)容。利用無人機(jī)測(cè)繪能夠提高測(cè)繪的精度，保障農(nóng)民的切身利益。經(jīng)過多年的實(shí)踐，無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在新農(nóng)村建設(shè)中已經(jīng)發(fā)揮了重要的作用。

2 無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 無人機(jī)航空攝影

2.1.1 航線設(shè)計(jì)方面

無人機(jī)在進(jìn)行拍攝的過程中，航線的設(shè)計(jì)是首要工作。通常，航空攝影中，無人機(jī)的航線都是經(jīng)過分段設(shè)計(jì)的，以此制定8 個(gè)平高點(diǎn)位置。為了避免在實(shí)際飛行過程中路線差異過大，每段航線應(yīng)盡量保持在總航線的1/8 以內(nèi)，這樣能夠保證每一兩段航線之內(nèi)會(huì)有一部分重合，這樣對(duì)于后期測(cè)繪數(shù)據(jù)的銜接會(huì)帶來一定的便利。

2.1.2 航空攝影

在實(shí)際拍攝的過程中，航線應(yīng)盡量規(guī)劃在地表植被覆蓋較少的地區(qū)，這樣能夠在一定程度上保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。在選擇拍攝環(huán)境時(shí)，應(yīng)盡可能避免環(huán)境因素的干擾，這樣不僅能提高拍攝的清晰度，還能降低二次拍攝的可能，大大節(jié)約了時(shí)間和人力成本。

2.2 無人機(jī)測(cè)繪的控點(diǎn)布置

在用無人機(jī)進(jìn)行像控點(diǎn)測(cè)量時(shí)，技術(shù)人員一般會(huì)選擇C 級(jí)和D 級(jí)的控制點(diǎn)，用這些控制點(diǎn)作為起始點(diǎn)和檢測(cè)點(diǎn)，并將接收機(jī)和網(wǎng)絡(luò)RTK 系統(tǒng)連接起來，用來進(jìn)行像控點(diǎn)測(cè)量。網(wǎng)絡(luò)RTK 流動(dòng)站通常需要在CORS 的范圍內(nèi)進(jìn)行相關(guān)操作，用來進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。在完成數(shù)據(jù)傳輸之后，技術(shù)人員才能利用流動(dòng)站設(shè)點(diǎn)的方式測(cè)量相應(yīng)參數(shù)。一般來說，測(cè)量觀測(cè)的次數(shù)不能低于兩次，而且相關(guān)人員要對(duì)每次測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的審查，確保數(shù)據(jù)結(jié)果滿足各項(xiàng)要求。

3 無人機(jī)在測(cè)繪工程中的具體應(yīng)用

3.1 空三加密技術(shù)的應(yīng)用

空三加密技術(shù)主要用來在空中進(jìn)三角測(cè)量，這一技術(shù)的應(yīng)用目的是針對(duì)一些野外控制點(diǎn)進(jìn)行室內(nèi)加密，進(jìn)而得到加密點(diǎn)的平面位置和高程的測(cè)量方式?？杖用芗夹g(shù)保密性好，通常會(huì)用來進(jìn)行模擬空中三角形測(cè)量和解析空中三角形測(cè)量?jī)煞N應(yīng)用。空三加密技術(shù)在無人機(jī)影像處理的多種技術(shù)中是較為重要的一種，并且處理難度也較大。

3.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)是在得出最后測(cè)繪結(jié)果之前，由無人機(jī)和技術(shù)人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的一種技術(shù)。比如，在對(duì)地球物理面積性數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測(cè)、并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換和增強(qiáng)之前，技術(shù)人員就需要預(yù)先把分布沒有規(guī)律的測(cè)網(wǎng)轉(zhuǎn)化為規(guī)則網(wǎng)進(jìn)行處理，為后續(xù)的計(jì)算機(jī)計(jì)算創(chuàng)造便利條件。

3.3 影響畸形修正的應(yīng)用

由于無人機(jī)影像技術(shù)的應(yīng)用和常規(guī)測(cè)繪技術(shù)存在很多差別，所以，通常無人機(jī)都會(huì)采用非量測(cè)相機(jī)，而國(guó)內(nèi)當(dāng)前在進(jìn)行大比例尺測(cè)繪時(shí)，采用的都是單反相機(jī)，這樣便于相機(jī)更好的定焦。不過，誤差在所難免。無人機(jī)在拍攝時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生畸形等問題，所以技術(shù)人員需要對(duì)測(cè)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。在處理部分剖面的測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，通常需要對(duì)圖片加以修正。尤其在需要對(duì)測(cè)繪結(jié)果進(jìn)行多路編輯、重新取樣等操作時(shí)，實(shí)際載人航拍和無人機(jī)航拍的差別就會(huì)凸顯出來。無人機(jī)航拍在畸形處理方面會(huì)給技術(shù)人員帶來更多的便利。

4 提高無人機(jī)遙感測(cè)繪質(zhì)量的具體措施

4.1 提高航測(cè)測(cè)量資料的質(zhì)量

為保證航測(cè)測(cè)量資料的質(zhì)量，首先必須根據(jù)項(xiàng)目的具體特點(diǎn)和要求建設(shè)符合的飛行平臺(tái)，其次明確測(cè)繪工藝，重點(diǎn)分析具體飛行特征，然后選擇三角測(cè)量技術(shù)對(duì)存在的問題可進(jìn)行有效修復(fù)，保證目標(biāo)測(cè)量區(qū)域的測(cè)繪精確度和飛行的安全性。

4.2 測(cè)量關(guān)鍵環(huán)節(jié)質(zhì)量的控制

對(duì)于測(cè)量中關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須對(duì)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行合理有效的控制，并進(jìn)行多次測(cè)量和計(jì)算，對(duì)于數(shù)據(jù)模糊無法界定的情況應(yīng)重新測(cè)量并計(jì)算，才能保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。比如房產(chǎn)工程測(cè)繪時(shí)，要對(duì)分?jǐn)偯娣e進(jìn)行多次測(cè)量和計(jì)算，控制好測(cè)量誤差，并在計(jì)算處理時(shí)采用計(jì)算機(jī)先進(jìn)軟件，及時(shí)發(fā)現(xiàn)測(cè)量質(zhì)量問題，保證數(shù)據(jù)資料的準(zhǔn)確科學(xué)。

5 結(jié)語

無人機(jī)影像處理技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)取得了非常喜人的成就。無人機(jī)影像處理在測(cè)繪工程中更是發(fā)揮了重要作用。利用無人機(jī)，我國(guó)測(cè)繪工程的技術(shù)人員不僅大大提升了測(cè)繪工作的效率，還讓測(cè)繪工作的準(zhǔn)確性得到了進(jìn)一步提升。