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

申依薇 李賀華

【摘要】科技的蓬勃發(fā)展，切實(shí)地改變了行業(yè)生產(chǎn)模式。尤其是航空攝影技術(shù)不斷優(yōu)化改良，取得了突破性進(jìn)展。該技術(shù)的應(yīng)用范圍很廣，在測(cè)量行業(yè)中發(fā)揮著不可或缺的作用，例如工業(yè)測(cè)量、地理信息測(cè)量等。在航空攝影技術(shù)的支持下，測(cè)量人員能夠采集到所需要的信息，測(cè)量難度顯著下降。近年來，信息技術(shù)發(fā)展日新月異，并在各個(gè)領(lǐng)域都有所滲透，與其他技術(shù)能夠有效融合，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的智能性。在無人機(jī)上搭載航空相機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)航空攝影測(cè)量的自動(dòng)化。測(cè)量人員只需要進(jìn)行無人機(jī)參數(shù)設(shè)定，并在地面進(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)控，就能夠采集到全面、準(zhǔn)確的測(cè)量信息。數(shù)字航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)處理技術(shù)具有極高的應(yīng)用價(jià)值，本文將進(jìn)行詳細(xì)介紹。

【關(guān)鍵詞】航空攝影;數(shù)字測(cè)量;數(shù)據(jù)處理;關(guān)鍵技術(shù)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.02.135

在測(cè)量行業(yè)中，信息采集是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。但受到各方面因素的限制，在進(jìn)行某些信息采集時(shí)，具有一定的難度。過去普遍采用人工采集信息的方式，不僅效率較低，而且人工誤差難以避免，信息的準(zhǔn)確性得不到有效保障。而借助無人機(jī)進(jìn)行測(cè)繪信息采集，則能有效解決上述問題。在無人機(jī)上搭載航空攝影裝備，實(shí)現(xiàn)航空攝影技術(shù)的數(shù)字化。在數(shù)字軟件的處理下，攝像機(jī)采集到的相關(guān)信息被轉(zhuǎn)化成多種呈現(xiàn)方式，還可以建立起三維模型，更加直觀立體。尤其無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)十分顯著。能夠幫助測(cè)繪人員更加直觀地了解相關(guān)信息，而且采集到的圖像清晰準(zhǔn)確，作業(yè)效率十分理想，因此得到了行業(yè)人士的廣泛認(rèn)可。在使用數(shù)字航空攝影技術(shù)時(shí)，有需要把控的關(guān)鍵點(diǎn)。本文圍繞無人機(jī)數(shù)字航空攝影概況展開討論，并就技術(shù)應(yīng)用提出優(yōu)化建議。

1使用無人機(jī)進(jìn)行數(shù)字航空攝影現(xiàn)狀

在測(cè)繪行業(yè)，常用的測(cè)量技術(shù)有很多，而且都十分先進(jìn)，各有各的優(yōu)勢(shì)。例如實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)，能夠幫助測(cè)量人員掌握測(cè)量進(jìn)度等，應(yīng)用十分廣泛。而無人機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于，該技術(shù)能夠在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中發(fā)揮作用。在地質(zhì)信息測(cè)量中，部分測(cè)量區(qū)域比較偏僻，人工測(cè)量具有較高的難度和危險(xiǎn)性。而利用無人機(jī)進(jìn)行測(cè)量，則不會(huì)受到施工環(huán)境的影響。而且與傳統(tǒng)的人工測(cè)量方式相比，無人機(jī)測(cè)量的效率無疑更高，施工周期得到控制，測(cè)量成本也明顯下降。而且在無人機(jī)的輔助下，生產(chǎn)力得到解放，測(cè)量人員的工作壓力有所減緩。同時(shí)，傳統(tǒng)的攝影技術(shù)無法進(jìn)行全方位拍攝，拍攝角度有一定限制。但傾斜攝影技術(shù)則不存在這方面的缺陷，能夠從各個(gè)角度進(jìn)行拍攝，保障采集信息的全面完整。

2數(shù)字航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)處理技術(shù)

2.1采集紋理信息

就地理信息測(cè)繪行業(yè)而言，經(jīng)常會(huì)遇到測(cè)繪區(qū)域地形較為復(fù)雜的情況。如果測(cè)繪對(duì)象位于人口密集的城市，那么在密度較大的建筑物影響下，測(cè)繪工作是難以開展的。這時(shí)候就需要用到數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)，以排除建筑物的干擾，避免對(duì)城市居民的正常生產(chǎn)生活產(chǎn)生妨礙。而在偏遠(yuǎn)的山地地區(qū)，由于地形復(fù)雜，具有一定的危險(xiǎn)性，不適宜采用人工測(cè)量的方法。所以可以借助無人機(jī)，在上面安裝攝像設(shè)備，進(jìn)行航空攝影。同時(shí)，通常采用photomod軟件來進(jìn)行模型分析。在無人機(jī)拍攝過程中，可能出現(xiàn)無法捕捉目標(biāo)對(duì)象圖像的問題，這時(shí)候可以從測(cè)繪對(duì)象的紋理區(qū)域入手，從中獲取到較小的圖像。這種方法的原理實(shí)際上很簡(jiǎn)單，其主要是利用了無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，對(duì)測(cè)繪建筑的墻面紋理進(jìn)行獲取。用無人機(jī)上搭載的攝像機(jī)進(jìn)行拍攝，并借助photomod軟件進(jìn)行紋理圖像編輯和加工。在實(shí)際操作時(shí)，可以充分利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)，能夠?qū)π螤畈灰?guī)則的對(duì)象進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)構(gòu)建無紋理的立體模型。然后再由photomod進(jìn)行紋理信息采集，并對(duì)信息進(jìn)行映射。

大數(shù)據(jù)時(shí)代下，基于信息技術(shù)的行業(yè)在生產(chǎn)過程中，會(huì)生成海量的信息數(shù)據(jù)。在航空攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用中同樣如此，需要對(duì)大量的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、處理。目前常用的數(shù)據(jù)采集方法有兩種，一種借助計(jì)算機(jī)軟件來完成，由mapmatrix軟件和virtuzo軟件協(xié)調(diào)配合，利用兩種軟件生產(chǎn)的圖像，來構(gòu)建三維模型。對(duì)測(cè)繪信息進(jìn)行全面的采集，并實(shí)現(xiàn)有價(jià)值信息的編輯和存儲(chǔ)。另一種方法則是依靠航測(cè)內(nèi)部編輯人員完成的，其將目標(biāo)信息存入JX4方法，對(duì)數(shù)據(jù)編輯結(jié)束后，再將最終的結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫中。

在圖像的制作階段，常用到的工具仍然是photomod軟件，該軟件的優(yōu)勢(shì)就在于，能夠?qū)Χ喾N類型的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集以及統(tǒng)計(jì)。此外，無人機(jī)在正式工作前，要制定充分科學(xué)的飛行方案，確保能夠完成拍攝任務(wù)。首先，要像有關(guān)部門遞交飛行申請(qǐng)，提前做好空域準(zhǔn)備，以避免不必要的麻煩。其次，還要明確無人機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)，例如其飛行高度、間隔距離以及導(dǎo)航范圍等。只有確保無人機(jī)各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置合理，才能為無人機(jī)的正常工作打下良好的基礎(chǔ)。而且photomod軟件的應(yīng)用，實(shí)際上需要飛行方向等信息的支持，只有在掌握飛行方向的前提下，才能進(jìn)行地形數(shù)據(jù)的采集和編輯。在完成三維模型構(gòu)建后，還需要對(duì)模型的格式進(jìn)行調(diào)整，提高模型的精度和可信度。通過對(duì)圖像數(shù)學(xué)關(guān)系的提取和分析，能夠精準(zhǔn)定位測(cè)繪對(duì)象位置，從而完成紋理三維模型的完善。

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(cè)軟件系統(tǒng)。作為一個(gè)航測(cè)軟件系統(tǒng)，它可以與航測(cè)遠(yuǎn)景相連接，具有通用、JX4、綜合航測(cè)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(cè)量系統(tǒng)。

此外，photomod軟件作為一款航測(cè)系統(tǒng)，還具備其他方面的優(yōu)勢(shì)。其具有十分強(qiáng)大的兼容性，能夠與多個(gè)平臺(tái)進(jìn)行信息交流。從各個(gè)平臺(tái)上采集到所需要的信息，而且采集效率極高。同時(shí)，該軟件還涉及到對(duì)信息制圖技術(shù)以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用。在進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集時(shí)，數(shù)字化程度很高，采集效率極為理想，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行快速的篩選和監(jiān)測(cè)，采集具有較高價(jià)值的信息。將該系統(tǒng)應(yīng)用于無人機(jī)測(cè)繪，在采集到圖像信息時(shí)，對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并構(gòu)建仿真的三維模型，能夠讓測(cè)繪人員真實(shí)直觀地了解到測(cè)繪對(duì)象的特征。目前紋理映射算法得到了明顯的優(yōu)化和改良，已經(jīng)能夠?qū)ΧS的紋理圖像進(jìn)行操作轉(zhuǎn)化，最終形成精度較高的三維模型，參考價(jià)值有所提升。因?yàn)閷?duì)測(cè)繪對(duì)象而言，通過三維模型所能體現(xiàn)的信息更全面。

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(cè)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。

綜上所述，近年來數(shù)字航空攝影技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，而且在不斷的進(jìn)步改良。通過與無人機(jī)技術(shù)的融合，數(shù)字航空攝影測(cè)量應(yīng)用價(jià)值得到提升。在進(jìn)行拍攝測(cè)量時(shí)，能夠多角度地拍攝測(cè)量對(duì)象。通過建立三位模型，能夠真實(shí)地還原測(cè)量對(duì)象的各方面信息，測(cè)量人員能夠掌握準(zhǔn)確、全面的測(cè)量信息。尤其是傾斜攝影技術(shù)，得到了行業(yè)人士的認(rèn)可和青睞。借助數(shù)據(jù)處理軟件，對(duì)采集到的信息進(jìn)行分析加工，以多元化的方式呈現(xiàn)。為了對(duì)大量信息進(jìn)行整理，提高數(shù)據(jù)處理效率以及分析價(jià)值，可以建立健全數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，將精度較高的三維模型保存下來，方便測(cè)量人員的調(diào)用。相信在不久的將來，我國(guó)數(shù)字航空攝影技術(shù)將得到進(jìn)一步發(fā)展。

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