無人機(jī)航拍技術(shù)在測(cè)繪工作中的應(yīng)用策略

宋朋偉 戚麗程

摘要：在測(cè)繪工作中運(yùn)用無人機(jī)航拍技術(shù)，具有非常明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，一方面能夠進(jìn)行地籍信息的收集，同時(shí)對(duì)工作效率的提升、對(duì)相關(guān)工作的流程進(jìn)行優(yōu)化，降低測(cè)繪工作中所產(chǎn)生的各項(xiàng)資源消耗，減少不利天氣對(duì)測(cè)繪工作進(jìn)程帶來的阻礙影響等等具有積極性意義，就此本文首先概述無人機(jī)航拍技術(shù)，分析其在測(cè)繪工作中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)以及應(yīng)用策略，以此為相關(guān)人士提供有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)? 航拍技術(shù)? 測(cè)繪工作? 應(yīng)用? 策略

中圖分類號(hào)：TU198;P231

Abstract： The application of UAV aerial photography technology in surveying and mapping has very obvious application advantages. On the one hand， it can collect cadastral information， and at the same time， improve work efficiency， optimize relevant work processes， reduce the consumption of various resources in surveying and mapping， and reduce the impact of adverse weather on the process of Surveying and mapping. Therefore， this paper first summarizes the UAV aerial photography technology， and analyzes its application advantages and application strategies in surveying and mapping， so as to provide valuable reference for relevant people.

Key Words： UAV; Aerial photography technology; Surveying and mapping; Application; Strategy

現(xiàn)階段，我國科學(xué)技術(shù)越來越先進(jìn)，與此同時(shí)工程測(cè)繪技術(shù)也逐步朝向多元化的趨勢(shì)發(fā)展。在這樣的發(fā)展背景下，無人機(jī)航拍技術(shù)作為當(dāng)前現(xiàn)代化測(cè)量技術(shù)，其應(yīng)用方式是借助無人機(jī)本身的飛行功能以及其中搭載的影像傳感器共同配合完成拍攝，獲取影像信息，通過圖像處理技術(shù)對(duì)影像信息進(jìn)行處理來完成土地測(cè)繪工作，就此，本文對(duì)無人機(jī)航拍技術(shù)在測(cè)繪工作中的應(yīng)用策略進(jìn)行分析，具有一定的現(xiàn)實(shí)研究意義。

1概述無人機(jī)航拍技術(shù)

所謂無人機(jī)航拍技術(shù)，簡單來講就是由遙感信息的采集和處理兩大系統(tǒng)組合而成的一種科學(xué)技術(shù)。對(duì)于遙感信息采集系統(tǒng)，可將其分為飛行控制、地面監(jiān)控以及遙感平臺(tái)三方面內(nèi)容。

其一，遙感平臺(tái)是基于無人機(jī)進(jìn)行設(shè)置的，其應(yīng)用作用在于將航空數(shù)碼相機(jī)安裝在需要開展測(cè)繪工作的無人機(jī)中，再借助GPS、慣性測(cè)量等相關(guān)技術(shù)開展拍攝作業(yè)，具有拍攝精準(zhǔn)度高、處理速度快等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，基本上能夠滿足測(cè)繪工作對(duì)提取地理信息數(shù)據(jù)提出的工作要求。

其二，飛行控制系統(tǒng)的作用在于對(duì)無人機(jī)的飛行任務(wù)起到控制作用，通過GPS定位系統(tǒng)的運(yùn)用，來最快時(shí)間內(nèi)進(jìn)行信號(hào)定位，然后以此全方位掌握加速度器等飛行器的運(yùn)行情況[1-2]。

其三，對(duì)于地面監(jiān)控系統(tǒng)，其主要是由電源、監(jiān)控APP、計(jì)算機(jī)、天線等設(shè)備共同組合構(gòu)建，同時(shí)各個(gè)設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)也非常緊密，能夠切實(shí)達(dá)成科學(xué)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的設(shè)定功能。

2無人機(jī)航拍技術(shù)在測(cè)繪工作中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1監(jiān)測(cè)效率高

在實(shí)際工作中如果出現(xiàn)突發(fā)性、應(yīng)急性等事件，通過使用無人機(jī)所具有的航拍功能，對(duì)需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)的所處區(qū)域開展大面積的監(jiān)測(cè)，通過監(jiān)測(cè)在最短時(shí)間內(nèi)獲取到當(dāng)前監(jiān)測(cè)區(qū)域的相關(guān)數(shù)據(jù)和圖像信息。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，一臺(tái)無人機(jī)在7d內(nèi)可以監(jiān)測(cè)的范圍高達(dá)2100km2以上，具有非常高的監(jiān)測(cè)效率[3]。

2.2應(yīng)用范圍廣

在測(cè)繪工作中，通過運(yùn)用無人機(jī)航拍技術(shù)，一方面能夠在更寬闊的范圍和空間內(nèi)開展實(shí)時(shí)性的監(jiān)測(cè)工作[4-5];另一方面可以對(duì)空間相對(duì)比較低、面積小的區(qū)域進(jìn)行精準(zhǔn)性的監(jiān)測(cè)。利用其中的遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠運(yùn)用多臺(tái)、多次、同時(shí)對(duì)萬平方千米以上的空間范圍開展監(jiān)測(cè)工作，基于其中的多光譜分析能夠獲取其中大范圍的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，逐步獲取整個(gè)區(qū)域內(nèi)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù);通過采用三維仿真模擬能夠?qū)⑺O(jiān)測(cè)的空間情況呈現(xiàn)出來，以便于相關(guān)部門根據(jù)工作需求作為參考依據(jù)。

2.3處理速度快

相對(duì)于高分辨衛(wèi)星影像而言，通過無人機(jī)航拍技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)出來的影像分辨率更為清晰，最高精確范圍可達(dá)10～50cm，對(duì)數(shù)據(jù)處理的速度非?？?，工作效率也非常強(qiáng)。

2.4周期性比較強(qiáng)

將GIS技術(shù)、遙感技術(shù)等技術(shù)與無人機(jī)航拍技術(shù)統(tǒng)合起來應(yīng)用于測(cè)繪工作中，能夠方便集成，能夠在最短時(shí)間內(nèi)搭建測(cè)量應(yīng)用，對(duì)測(cè)繪工作的應(yīng)用周期性、綜合性具有很好的保障意義。

3無人機(jī)航拍技術(shù)在測(cè)繪工作中的應(yīng)用策略

3.1明確測(cè)量范圍和規(guī)劃航線

在開展地質(zhì)測(cè)量工作時(shí)，首要工作便是對(duì)實(shí)際測(cè)量航線進(jìn)行規(guī)劃，對(duì)需要測(cè)量的地形、范圍、參數(shù)等內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃，為測(cè)量測(cè)繪工作有序、高效的完成提供基本保障。對(duì)實(shí)地考察數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整合，為測(cè)量規(guī)劃工作提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以此保證測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確。由于這個(gè)測(cè)量規(guī)劃環(huán)節(jié)會(huì)對(duì)后續(xù)遙感技術(shù)采集工作產(chǎn)生直接性的影響，為此，工作人員也需要加強(qiáng)對(duì)測(cè)量工作的重視力度。通常情況下，無人機(jī)工作時(shí)間在1h之內(nèi)，其中包括無人機(jī)起飛和降落的時(shí)間，實(shí)際上無人機(jī)工作時(shí)間在50min左右，由此可知，航拍路線規(guī)劃對(duì)無人機(jī)工作起到至關(guān)重要的作用，為此，需要嚴(yán)格規(guī)劃無人機(jī)的工作時(shí)間，避免無人機(jī)發(fā)生墜毀事件，進(jìn)而提升航拍效果。此外，還需要科學(xué)合理地規(guī)劃測(cè)量測(cè)繪范圍，確保無人機(jī)航拍范圍的全面性。一般采用鳥瞰方式，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況合理劃分待測(cè)區(qū)域，通常采用等距長方形狀進(jìn)行劃分，在劃分區(qū)域內(nèi)做好標(biāo)識(shí)，結(jié)合無人機(jī)工作速度和時(shí)間合理規(guī)劃航拍的流程、范圍。

3.2構(gòu)建測(cè)量區(qū)域控制網(wǎng)

在測(cè)繪工作中應(yīng)用無人機(jī)航拍技術(shù)，通過構(gòu)建測(cè)量區(qū)域控制網(wǎng)，能夠進(jìn)行更深度的測(cè)量工作，對(duì)于控制網(wǎng)的構(gòu)建可從以下方面進(jìn)行：根據(jù)無人機(jī)航拍中獲取到的測(cè)量區(qū)域面積數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建與之相同的測(cè)量規(guī)模和等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還要在該網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置相應(yīng)的GPS坐標(biāo)點(diǎn)，通過設(shè)置坐標(biāo)點(diǎn)，來對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行三維化的處理，基于以上，可借助坐標(biāo)呈現(xiàn)方式對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)其中任何一處位置進(jìn)行表述，以此更好對(duì)之后產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理。在這個(gè)應(yīng)用過程中，應(yīng)該采取有效措施確保對(duì)路線的計(jì)算，對(duì)坐標(biāo)在控制網(wǎng)中具體位置進(jìn)行核對(duì)，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，才能從根本上保證測(cè)繪工作質(zhì)量符合要求。

3.3有效處理測(cè)量數(shù)據(jù)信息

完成外業(yè)測(cè)繪工作后，還要對(duì)測(cè)繪后產(chǎn)生的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將GPS導(dǎo)航數(shù)據(jù)和快速拍片軟件兩者結(jié)合起來進(jìn)行影像處理，如果其中存在影像不清晰的畫面，根據(jù)測(cè)繪工作要求對(duì)其進(jìn)行排除或者進(jìn)一步確認(rèn)其中是否存在漏拍情況。為更好降低因相機(jī)拍攝產(chǎn)生的透鏡畸變?nèi)毕葸@一問題帶來的影響，可通過之前已經(jīng)獲取到的無人機(jī)原始影像進(jìn)行預(yù)處理。通過以上處理方式，主要目的在于保證對(duì)連接點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)提取，同時(shí)還要確保對(duì)控制網(wǎng)中坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量的準(zhǔn)確性。通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平差處理，處理后的數(shù)據(jù)也就是測(cè)區(qū)影像空間坐標(biāo)以及姿態(tài)信息，然后再運(yùn)用可以對(duì)測(cè)量后產(chǎn)生影像進(jìn)行立體測(cè)圖繪制的相關(guān)軟件，以此獲取當(dāng)前所監(jiān)測(cè)區(qū)域比例圖，根據(jù)比例圖自動(dòng)生成相應(yīng)的地形數(shù)據(jù)，并將其提取至DSM，最后借助無人機(jī)航拍技術(shù)中的GIS軟件將監(jiān)測(cè)地區(qū)的三維地表模型圖測(cè)繪出來[6]。

除以上應(yīng)用之外，還要特別注意對(duì)內(nèi)業(yè)任務(wù)的合成和重疊的處理，運(yùn)用專業(yè)影像處理軟件對(duì)此進(jìn)行相應(yīng)操作，也可將外業(yè)測(cè)量獲取到的控制點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)中，與影像中控制點(diǎn)相對(duì)應(yīng)生成DEM＼DOM等，再對(duì)其采取空三加密處理，最后獲得測(cè)繪所需要的TIF圖片模式的數(shù)據(jù)，該圖片中具備相應(yīng)的坐標(biāo)信息，這樣做的目的在于方便相關(guān)工作人員可以手動(dòng)將當(dāng)前地繪制到影片信息中，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪，以DEM來促使地貌處理達(dá)成數(shù)據(jù)化目標(biāo)。

3.4控制無人機(jī)測(cè)量精度

其一，相比較于以往傳統(tǒng)模式下的測(cè)繪方式，其在航空攝影方式相同、條件滿足的前提下，進(jìn)行無人機(jī)航拍作業(yè)應(yīng)盡可能選擇在天氣良好、可見度比較高的環(huán)境下開展，這樣做的目的在于能夠從根本上保證最終監(jiān)測(cè)出來的影像色彩清晰度以及地面信息的完整性，與此同時(shí)，還能夠最大限度地防止因霧霾等一些可見度低的天氣的影響，使得最終拍攝出來的影像在曝光時(shí)光線折射和散射情況嚴(yán)重，保證成圖影像滿足測(cè)繪工作提出的精度要求。

其二，從整體上來看，通過無人機(jī)航空攝影開展測(cè)繪工作，通過航拍方式獲得的影像幅面相對(duì)比較小，如果繼續(xù)運(yùn)用以往所使用的空三軟件解算平差，在進(jìn)行各個(gè)控制區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，會(huì)產(chǎn)生各種程度的錯(cuò)誤情況，尤其是在選擇加密測(cè)區(qū)時(shí)，當(dāng)前比較常用的軟件是PATB平差軟件，對(duì)于這種小影像的剔錯(cuò)能力要比23×23幅面小很多。

其三，從無人機(jī)的角度來講，其在測(cè)繪工作中作為飛行平臺(tái)，在進(jìn)行航空測(cè)量工作過程中，很容易因氣流變化、風(fēng)力等多種因素在其中產(chǎn)生影響，因此可將二維姿態(tài)穩(wěn)定平臺(tái)應(yīng)用其中，可在最快時(shí)間、小空間條件下，所受到的風(fēng)力、風(fēng)向等因素變化不大前提下，通過該平臺(tái)進(jìn)行糾正，最終得到相應(yīng)的姿態(tài)角度信息。

4結(jié)語

綜上所述，以往傳統(tǒng)模式下的測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段測(cè)繪工作所提出的各項(xiàng)需求，但隨著無人機(jī)航拍技術(shù)的研發(fā)和使用，有效提升了測(cè)繪工作質(zhì)量和工作效率，這對(duì)于整個(gè)測(cè)繪工作而言具有非常重要的影響?；谝陨?，將無人機(jī)航拍技術(shù)應(yīng)用于測(cè)繪工作中，除了有效提升測(cè)繪工作的精準(zhǔn)度、工作效率，進(jìn)一步擴(kuò)展該技術(shù)的應(yīng)用范圍，滿足當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域所提出的實(shí)際需求，獲取測(cè)繪工作所需要的地域數(shù)據(jù)信息，還應(yīng)加大對(duì)該技術(shù)的推廣和使用，這為提升我國測(cè)繪工作水平提供支持。

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