淺析傳統(tǒng)工程測量中無人機(jī)傾斜攝影測量的應(yīng)用

葉超 江華 胡耀文 李昌振

摘要：隨著信息技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和進(jìn)步，也推動了無人機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展，并在良好性能設(shè)備的支持下，被廣泛的應(yīng)用在工程測繪領(lǐng)域中，而且還取得了非常好的效果。無人機(jī)技術(shù)包含有多項(xiàng)現(xiàn)代化技術(shù)，不但能夠保證測量工作的質(zhì)量和準(zhǔn)確性，還能實(shí)現(xiàn)很多傳統(tǒng)測量技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的功能?；诖?，本文就針對傳統(tǒng)工程測量中無人機(jī)傾斜攝影測量的應(yīng)用展開了分析。

關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)工程;工程測量;無人機(jī)測量;傾斜攝影測量

無人機(jī)航空測量技術(shù)是集多項(xiàng)技術(shù)為一體的現(xiàn)代化測繪技術(shù)，如GPS定位技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)、圖像融合技術(shù)等等，與傳統(tǒng)工程中所采用的傳統(tǒng)測繪技術(shù)相比更具有優(yōu)勢，如工作效率高、準(zhǔn)確性高、成本低、安全性高等優(yōu)勢。也正是因?yàn)橛腥绱硕嗟膬?yōu)勢，所以被廣泛的應(yīng)用在不同領(lǐng)域當(dāng)中，當(dāng)然也包括傳統(tǒng)工程的測量。無人機(jī)傾斜攝影測量是工程測量中重要的內(nèi)容，能夠準(zhǔn)確的獲取坐標(biāo)信息，提高測量精準(zhǔn)度，同時還能滿足工程要求。

一、無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的概述

在新時期下，無人機(jī)具有操作簡單、穩(wěn)定性強(qiáng)、工作效率高等特點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用于工程測量中。無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)是在垂直攝影技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在最開始階段是很少被用在工程測量和礦山測量中。無人機(jī)垂直攝影技術(shù)是以無人機(jī)平臺為基礎(chǔ)，在垂直攝影機(jī)的作用下獲取的垂直方向影像數(shù)據(jù)資料;而無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)是利用傾斜攝影相機(jī)，從多方位、多角度去獲取更多的影像數(shù)據(jù)資料，更加精準(zhǔn)。一般情況下，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在工程測量應(yīng)用中，是利用五個鏡頭對不同的視角去收集信息，獲取到多方向、多角度的空間數(shù)據(jù)資料。無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)具有高分辨率的優(yōu)勢，所以還能獲取更多豐富的地理結(jié)構(gòu)和紋理信息，并在數(shù)據(jù)處理軟件和技術(shù)的應(yīng)用下獲取到模型和點(diǎn)云數(shù)據(jù)，形成三維模型。此方法可以對所測量工程區(qū)域進(jìn)行實(shí)景還原，而且由于精準(zhǔn)度非常高，還可以通過對模型的測量，獲取更為廣泛的信息數(shù)據(jù)，尤其是在傳統(tǒng)工程測量中，實(shí)用性會更強(qiáng)，測量效率也比傳統(tǒng)工程測量提高很多[1]。

二、無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的優(yōu)勢分析

（一）無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)具有非常高的分辨率

隨著科學(xué)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，我國的GPS定位技術(shù)也得到了飛快的發(fā)展，而無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在GPS技術(shù)的應(yīng)用下，航空攝影數(shù)據(jù)的分辨率也會有很大的提高，當(dāng)然，也間接的提高了無人機(jī)傾斜攝影測量的精度。在調(diào)查研究中發(fā)現(xiàn)，我國目前無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的精準(zhǔn)度可以達(dá)到厘米級別，也正是因?yàn)橛腥绱舜蟮膬?yōu)勢，所以被廣泛的應(yīng)用在地形測繪領(lǐng)域、工程領(lǐng)域當(dāng)中。尤其是在測繪任務(wù)面積大、所需時間短的工程測量中，優(yōu)勢會更加明顯。

（二）無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)能夠獲取更高的影像數(shù)據(jù)

在傳統(tǒng)工程測量中，測量技術(shù)是在經(jīng)緯儀、全站儀的基礎(chǔ)上展開的，同時還需要測繪人員以外業(yè)采集系統(tǒng)的測量點(diǎn)坐標(biāo)為主，需要很長的測繪時間，而且還需要投入很大的成本，即使在這樣的情況下，所測量的結(jié)果也不是很精準(zhǔn)，獲取信息效率非常低。而通過無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用，就能將傳統(tǒng)測量技術(shù)中存在的問題進(jìn)行解決，無人機(jī)主要以無人機(jī)為平臺來展開航空拍攝的，它的靈活性、高效性特點(diǎn)能在很短的時間內(nèi)獲取大量的測繪信息，不但有效地減輕了測繪人員的工作量，還保證了測繪工作的效率性，獲取到更高的影像數(shù)據(jù)。

（三）無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)能夠應(yīng)用在特殊、寬泛的測繪環(huán)境中

對于無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)來說，它是以航拍影像數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)的，所以對所需要測繪的環(huán)境要求不是很高[2]。傳統(tǒng)工程測量技術(shù)測繪環(huán)境要求很高，尤其是茂密森林、高山作業(yè)中，會給最終所獲取的影像信息帶來很大影響。由于經(jīng)緯儀、全站儀會在茂密森林中被遮擋的非常嚴(yán)重，所以阻礙了獲取信息數(shù)據(jù)的采集工作，最終影響到測量精準(zhǔn)度和工作效率。此外，在高山、茂密森林中，一般地形情況是非常復(fù)雜的，所以會增加測繪人員的測繪難度是，而這也是會影響到整體精準(zhǔn)度的。但是在無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用下，就能將以上傳統(tǒng)工程測量遇到的問題進(jìn)行解決，而且在高分辨率的影像數(shù)據(jù)支持下，獲取更精準(zhǔn)的測繪。所以說，無人機(jī)傾斜攝影對環(huán)境的要求不是很高，可以適應(yīng)于多種復(fù)雜的測繪環(huán)境中。

（四）無人機(jī)具有很高的社會經(jīng)濟(jì)效益

無人機(jī)傾斜測量技術(shù)可以降低測繪人員外業(yè)工作量，保證了測繪人員的安全性。同時還能在很短的時間內(nèi)，卻獲取更多、范圍更大的測繪工作，不但提高了工作效率，還降低了投入成本。所以說，無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)還能夠提高社會經(jīng)濟(jì)效益。

三、傳統(tǒng)工程測量中無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用

（一）無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的工作流程分析

通過對無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)工作流程的分析可以發(fā)現(xiàn)，無人機(jī)測量工作流程與傳統(tǒng)的地形測繪工作流程是一樣的，都是先對測繪任務(wù)進(jìn)行資料收集，并對所測量區(qū)域進(jìn)行勘察、制定計(jì)劃等等，具體如圖一所示：

（二）無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在對地面點(diǎn)控制測量中的應(yīng)用

無人機(jī)在執(zhí)行飛行測量任務(wù)之前，首先，是需要派遣專業(yè)人員到所測量區(qū)域進(jìn)行檢查的，同時還需要對地形、植被情況以及周邊環(huán)境、設(shè)施等等的信息進(jìn)行收集，為無人機(jī)的測量工作提供更全面的信息數(shù)據(jù)支持[3]。其次，還需要結(jié)合所測量的區(qū)域以及氣候情況制定好飛行的計(jì)劃，對飛行的航線圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，重點(diǎn)要將無人機(jī)的型號、航向重疊度以及飛行高度等等在航線圖中進(jìn)行標(biāo)注，并對地面控制點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)，這是保證無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)測量精準(zhǔn)度最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，必須要被重視起來，有效的地面控制點(diǎn)布設(shè)，能夠幫助我們獲取整個測繪區(qū)域的影像數(shù)據(jù)。再次，為了更好的對地面控制點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)，需要結(jié)合所測量區(qū)域的地形信息進(jìn)行布設(shè)和調(diào)整。在地形復(fù)雜或者是對測量精準(zhǔn)度要求比較高的測量區(qū)域，最好提高布設(shè)控制點(diǎn)的密度;而對于地形平坦，對地形精準(zhǔn)度要求不高的情況下，可以適當(dāng)?shù)慕档涂刂泣c(diǎn)的密度。最后，還有一點(diǎn)是需要注意的，地面控制點(diǎn)一般都是布設(shè)在測繪區(qū)域的四角，這樣布設(shè)的目的是為了對不同影像數(shù)據(jù)信息進(jìn)行拼接，保證所測量和拼接數(shù)據(jù)信息的質(zhì)量[4]。

（三）無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在空中三角加密測量中的應(yīng)用

在無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用下，有效地降低了所測量區(qū)域空白數(shù)據(jù)信息的出現(xiàn)，但是并不保證不會出現(xiàn)空白區(qū)域。一般情況下，對于被高大建筑物遮擋的嚴(yán)重區(qū)域的測量工作，就無法達(dá)到相應(yīng)的精準(zhǔn)度要求。在這樣的情況下，為了有效地提高精準(zhǔn)度要求，需要對空中三角展開加密測量，將無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用在空中三角加密測量中，能夠?qū)⑴臄z的過程和相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，并進(jìn)行方位元素的計(jì)算預(yù)測。同時，在無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用下，還能將遮擋因素進(jìn)行剔除，這樣就可以獲得更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，提取到更加精準(zhǔn)的紋理信息。

（四）無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在繪制地形圖中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)工程測繪工作中，繪制地形圖是非常重要的內(nèi)容，也是整個工程測繪工作的核心，其準(zhǔn)確性是非常重要的。所以為了更好的保證繪制地形圖數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，需要將數(shù)字技術(shù)應(yīng)用起來并優(yōu)化，為提高無人機(jī)空中攝影性能以及拍攝出高質(zhì)量、清晰的圖片打好基礎(chǔ)。同時還需要將無人機(jī)技術(shù)和測繪方法結(jié)合起來，進(jìn)一步保證采集數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，有效改善數(shù)據(jù)信息和圖像之間的關(guān)系。此外，為了保證無人機(jī)測繪的效果和精準(zhǔn)性，還需要對無人機(jī)的系統(tǒng)和設(shè)備性能進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃，并對所需要測繪區(qū)域的路線進(jìn)行分析，保證無人機(jī)可以在規(guī)定的、指定的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行完成測繪工作。為了確保測量工作的準(zhǔn)確性經(jīng)過，還需要對無人機(jī)航空攝影系統(tǒng)的性能進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)有問題存在需要及時有效解決。最后，無人機(jī)的遙感技術(shù)還可以對所拍攝的照片進(jìn)行預(yù)處理，在查看照片的時候，對不符合要求的照片直接清除處理，并對準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)叫畔?shù)據(jù)中心。

（五）無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

當(dāng)完成了外業(yè)影像數(shù)據(jù)處理工作以后看，還需要對所獲取影像數(shù)據(jù)資料進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理。需要將無人機(jī)在對空中三角加密處理以后所獲取的影像數(shù)據(jù)，進(jìn)行平面坐標(biāo)的計(jì)算，也就是說，需要將不同的影像數(shù)據(jù)信息在計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下完成拼接，并完成同名像控點(diǎn)的轉(zhuǎn)點(diǎn)和校正處理工作。無人機(jī)在對所測量區(qū)域進(jìn)行航空影像拍攝的時候，會由于飛機(jī)的顛簸產(chǎn)生一些震蕩的影像信息，這些信息不但不清晰，用處也不是很大，為此需要將其進(jìn)行消除，以此來提高和保證測量的精準(zhǔn)度。接下來，需要將處理后的影像數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入到傳統(tǒng)工程測量的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，再經(jīng)過數(shù)據(jù)采集流程、影像圖片的修整等等，完成最終的工程測量成果圖件。為了更好的分析無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在傳統(tǒng)工程測量中的精準(zhǔn)度，相關(guān)工作人員還采用了傳統(tǒng)的全站儀對部分特征點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了測量，其最終結(jié)果顯示，如果在不考慮全站儀測量精度和誤差的情況下，無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)所測量的信息數(shù)據(jù)和全站儀所測量的信息數(shù)據(jù)之間啊，誤差不超過1厘米，所測精準(zhǔn)度非常符合設(shè)計(jì)要求。

四、提高傳統(tǒng)工程測量精準(zhǔn)度的控制策略

（一）對工程測量管理系統(tǒng)進(jìn)行完善

為了更好的保證傳統(tǒng)工程測量的精準(zhǔn)度，在測量階段，要求測量人員一定要對工程測量工作有正確的認(rèn)識和了解，同時相關(guān)部門還要加大設(shè)備的投資力度。同時，工程測量施工單位，還要樹立可持續(xù)發(fā)展和科學(xué)發(fā)展的理念，結(jié)合時代發(fā)展變化，和所需要測量工程的具體情況選擇相應(yīng)的設(shè)備。此外，在工程測量的過程中，還需要結(jié)合工程要求和標(biāo)準(zhǔn)，加快工程測量工作，在對工程測量系統(tǒng)保證的同時，提高工程測量管理工作的效率。總的來說，在新時期的科學(xué)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展下，工程測量的儀器和設(shè)備也要以先進(jìn)為主，并要保證其靈敏性和科學(xué)性，滿足新時期下測量工作的任務(wù)要求[5]。

（二）對傳統(tǒng)工程測量技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)

在工程測量工作中，工程測量技術(shù)是非常重要的，與測量精準(zhǔn)度有密切的關(guān)系，所以也是需要被重視起來的。目前，受多方面因素的影響，工程測量的難度越來越高，而且工程量也越來越多，當(dāng)然對工程技術(shù)也有了更高的要求。為此，需要相關(guān)部門結(jié)合時代的發(fā)展需求和測量工程規(guī)范去應(yīng)用先進(jìn)的測量儀器，同時還需要和相關(guān)人員進(jìn)行溝通和測量，對測量工程的施工計(jì)劃和要求進(jìn)一步明確，提高測量工作人員的技術(shù)水平和能力，熟練掌握計(jì)算機(jī)操作技術(shù)，這樣能夠避免操作錯誤的情況出現(xiàn)，提高測量精準(zhǔn)度。

（三）提高測量團(tuán)隊(duì)的專業(yè)能力和素質(zhì)水平

想要更好的保證工程測量精準(zhǔn)度，工程測量工作人員的專業(yè)能力和素質(zhì)水平也是非常重要的，為此，還需要提高測量人員的能力和素質(zhì)水平。在真正開始工程測量之前，需要對測量人員進(jìn)行培訓(xùn)，幫助測量人員對工程測量的要求、規(guī)范和技術(shù)等有正確了解。同時，還要加強(qiáng)對人員的管理工作，提高測量人員的綜合素質(zhì)水平，尤其是責(zé)任心。可以在招聘的時候，招收更多專業(yè)的、有經(jīng)驗(yàn)的工程測量人員。最后，制定規(guī)范的制度和處罰策略，能對測量人員更好的管理，激發(fā)他們工作積極性，提高他們責(zé)任意識[6]。

結(jié)束語

總而言之，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)與傳統(tǒng)的工程測量技術(shù)相比會更有優(yōu)勢，應(yīng)用效果會更加明顯，而且還擁有非常廣泛的使用環(huán)境。此外，無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)還具有精度高、高效、成本低、建模清晰等多方面的優(yōu)勢，被不同領(lǐng)域高度重視和應(yīng)用起來。而本文主要研究了無人機(jī)傾斜測量技術(shù)，并論述了此項(xiàng)技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用效果。通過分析可以知道，無人機(jī)傾斜測量技術(shù)和全站儀測量結(jié)果的誤差值在10以內(nèi)，非常符合測繪精度的要求，而且還保證了精準(zhǔn)度。

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