無人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)在地形測(cè)繪中的應(yīng)用

冼少梅

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與科學(xué)技術(shù)不斷提升，推動(dòng)了國內(nèi)無人機(jī)技術(shù)及其研究的發(fā)展，同時(shí)也為無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的不斷優(yōu)化和創(chuàng)新提供了更好的基礎(chǔ)支持。其中，在地形測(cè)繪中，通過將無人機(jī)技術(shù)和航空攝影測(cè)量技術(shù)的有效結(jié)合運(yùn)用，從而促進(jìn)其地形測(cè)繪實(shí)踐中的應(yīng)用和發(fā)展，不僅能夠促進(jìn)地形測(cè)繪的數(shù)字化水平及其工作質(zhì)量和效果提升，同時(shí)對(duì)地形測(cè)繪工作的適用性也實(shí)現(xiàn)了更好的充實(shí)，對(duì)我國地形測(cè)繪以及有關(guān)工作開展均具有十分積極的作用和意義。本文在對(duì)無人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)及其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析基礎(chǔ)上，圍繞無人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)在地形測(cè)繪中的應(yīng)用進(jìn)行研究，以供參考。

一、無人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)及其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)我國無人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展起到了十分積極的促進(jìn)影響。其中，無人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)作為將無人機(jī)航空攝影和測(cè)量技術(shù)充分結(jié)合而實(shí)現(xiàn)的一種新型技術(shù)手段，對(duì)其在地形測(cè)繪中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行簡單分析。

1.能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地進(jìn)行數(shù)據(jù)收集與獲取

無人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)應(yīng)用中，通過對(duì)無人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)和先進(jìn)攝影設(shè)備的結(jié)合運(yùn)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)無人機(jī)航空攝影和測(cè)量的性能質(zhì)量完善，從而實(shí)現(xiàn)地形測(cè)繪所需的數(shù)據(jù)資料快速、準(zhǔn)確的收集，為地形測(cè)繪中數(shù)據(jù)資料的準(zhǔn)確與及時(shí)獲取提供良好的支持。此外，利用無人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)進(jìn)行地形測(cè)繪的數(shù)據(jù)資料獲取后，還能夠通過數(shù)字化圖像對(duì)所收集信息進(jìn)行綜合分析，從而生成可視化的攝影圖像，為地形測(cè)繪工作開展提供有利的支持。地形測(cè)繪工作開展中，將無人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)與衛(wèi)星遙感、航空攝影測(cè)量等技術(shù)相融合，從而在更為完善和統(tǒng)一的技術(shù)系統(tǒng)支持下，實(shí)現(xiàn)具有更高質(zhì)量和效果的地形測(cè)繪數(shù)據(jù)信息獲取，滿足地形測(cè)繪的數(shù)據(jù)需求。如下圖1所示，為無人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)中的無人機(jī)測(cè)量系統(tǒng)示意圖。

圖1 無人機(jī)航空測(cè)量

2.具有較強(qiáng)的響應(yīng)能力

由于無人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)在地形測(cè)繪應(yīng)用中，是通過無人機(jī)的低空飛行來實(shí)現(xiàn)航空攝影和測(cè)量分析，其在具體測(cè)量中受惡劣氣候環(huán)境的影響相對(duì)較小，能夠獲取更加準(zhǔn)確與全面的測(cè)量數(shù)據(jù)，并且對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的良好響應(yīng)能力進(jìn)行支持。此外，由于無人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)進(jìn)行地形測(cè)繪應(yīng)用，可通過對(duì)所處地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)以及電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，來滿足測(cè)量數(shù)據(jù)的信息存儲(chǔ)與傳遞需求，并在上述網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)的支持下，為測(cè)繪人員的信息數(shù)據(jù)獲取提供支持，同時(shí)為地形測(cè)繪工作開展提供更有利的條件支持。

二、無人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)在地形測(cè)繪中的應(yīng)用

1.工程實(shí)例

以某公路工程的地形測(cè)繪為例，該公路工程屬于一個(gè)二級(jí)公路項(xiàng)目，公路全長約為120km，整體地勢(shì)較為平坦，道路全程呈現(xiàn)出順直且平緩的狀態(tài)，路面主要采用瀝青混凝土材料。其中，在進(jìn)行該公路工程的地形測(cè)繪和分析中，結(jié)合其公路工程施工建設(shè)的具體要求，為滿足公路工程所在地區(qū)的城市發(fā)展交通需求，需要對(duì)另選走廊帶繞行過境路段的地形狀況進(jìn)行測(cè)量和分析，其地形測(cè)繪的比例尺采用1:2000，并且在該公路工程的地形測(cè)繪中主要采用無人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)。下文將結(jié)合該公路工程的地形測(cè)量情況，根據(jù)其地形測(cè)繪的具體流程和主要內(nèi)容，從測(cè)量過程中的像控點(diǎn)布設(shè)以及空中三角測(cè)量模式的應(yīng)用和實(shí)施等方面，對(duì)其進(jìn)行簡單分析和論述。

2.像控點(diǎn)的布設(shè)分析

對(duì)測(cè)量區(qū)域的像控點(diǎn)進(jìn)行合理布設(shè)，是無人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)和關(guān)鍵內(nèi)容。其中，在進(jìn)行測(cè)量區(qū)域的像控點(diǎn)布設(shè)中，一般需要進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)和像片控制點(diǎn)測(cè)量等不同工作內(nèi)容開展。對(duì)區(qū)域網(wǎng)點(diǎn)的布設(shè)實(shí)施，則需要結(jié)合測(cè)量分析區(qū)域的平高點(diǎn)特征，根據(jù)航空測(cè)量所獲取的信息數(shù)據(jù)對(duì)區(qū)域網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行各項(xiàng)不同的基本線路劃分，即對(duì)地形較為崎嶇的測(cè)量區(qū)域，一般需要進(jìn)行六條基本的航拍基線劃分和設(shè)置；而對(duì)旁向航線的跨度位置需要進(jìn)行兩條基本航線設(shè)置；對(duì)整體規(guī)則性較差的測(cè)量區(qū)域，其網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)需要對(duì)測(cè)量區(qū)域的不平整位置點(diǎn)進(jìn)行平高點(diǎn)補(bǔ)充。此外，在進(jìn)行像片控制點(diǎn)的測(cè)量中，多會(huì)采用對(duì)應(yīng)級(jí)別的GPS控制節(jié)點(diǎn)對(duì)各重要的位置進(jìn)行測(cè)量和分析；同時(shí)，還可以通過對(duì)專業(yè)測(cè)量儀器與設(shè)備的利用，采取合理的方法，在將像片控制點(diǎn)列入其整體網(wǎng)絡(luò)的RTK控制系統(tǒng)后，結(jié)合RTK控制系統(tǒng)的具體情況實(shí)施相應(yīng)的測(cè)量。在像控點(diǎn)測(cè)量操作中，為確保其工作有序開展，可通過對(duì)整個(gè)測(cè)量區(qū)域內(nèi)的像控點(diǎn)進(jìn)行提前合理設(shè)置，將其作為平高點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)將RTK網(wǎng)絡(luò)的流動(dòng)站進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，從而對(duì)無人機(jī)航拍所獲取的數(shù)據(jù)資料以及其數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性進(jìn)行保障，并促進(jìn)其高效傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)。對(duì)RTK網(wǎng)絡(luò)中流動(dòng)站的流動(dòng)觀測(cè)效果，在滿足相應(yīng)要求和條件的基礎(chǔ)上，可通過對(duì)各流動(dòng)站測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行整體運(yùn)行，同時(shí)根據(jù)區(qū)域坐標(biāo)信息數(shù)據(jù)，對(duì)其平面與高程的精度、參數(shù)設(shè)置進(jìn)行操作，從而對(duì)各參考站點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸及其測(cè)量分析效果進(jìn)行支持。

3.空中三角測(cè)量模式及其應(yīng)用分析

采用無人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)進(jìn)行地形測(cè)繪應(yīng)用中，對(duì)像控點(diǎn)的測(cè)量與觀察，多會(huì)利用三腳架并使其測(cè)量觀察點(diǎn)正對(duì)中央，從而開展相應(yīng)的測(cè)量和分析。其中，采用空中三角測(cè)量模式進(jìn)行測(cè)量和分析，需要在測(cè)量工作開展前，明確無人機(jī)航測(cè)的工作流程進(jìn)行，確定其測(cè)量目標(biāo)和任務(wù)，從而選擇合理的測(cè)量儀器與型號(hào)，并開展相應(yīng)的資料收集、空域協(xié)調(diào)與機(jī)器調(diào)整等工作，在現(xiàn)場(chǎng)踏勘與航線設(shè)計(jì)、作業(yè)無人機(jī)檢查等環(huán)節(jié)開展基礎(chǔ)上，對(duì)其測(cè)量分析的流程完善性和規(guī)范性進(jìn)行保障。采用空中三角測(cè)量技術(shù)進(jìn)行測(cè)量計(jì)算中，需要采用Pixel Grid高分辨率遙感影像一體化測(cè)圖系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算進(jìn)行有效支持，同時(shí)采用PAT-B光束法平差軟件進(jìn)行計(jì)算結(jié)果處理。

空中三角測(cè)量技術(shù)在上述公路工程的地形測(cè)繪中的應(yīng)用，其主要流程包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、對(duì)畸變差進(jìn)行校正、測(cè)量區(qū)域的高程文件建立、測(cè)量數(shù)據(jù)與成果獲取。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，需要進(jìn)行測(cè)量應(yīng)用相機(jī)的焦距以及測(cè)量的像主點(diǎn)坐標(biāo)、像元大小等參數(shù)合理設(shè)置，同時(shí)對(duì)航拍測(cè)量的控制點(diǎn)坐標(biāo)文件以及POS數(shù)據(jù)等進(jìn)行確認(rèn)，確保其符合地形測(cè)繪的測(cè)量要求。對(duì)畸變差的校正，是根據(jù)無人機(jī)航空測(cè)量中采用非測(cè)量相機(jī)容易導(dǎo)致其測(cè)量結(jié)果存在較大的畸變差，因此，為避免對(duì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，應(yīng)在測(cè)量開展前進(jìn)行相應(yīng)的畸變差校正工作。無人機(jī)航空測(cè)量的畸變差校正環(huán)節(jié)，還需要采用VzLowCor軟件進(jìn)行影像校正，以實(shí)現(xiàn)更加精確的無主點(diǎn)偏移與畸變航拍影像獲取，為有關(guān)測(cè)量和分析提供支持。對(duì)測(cè)量區(qū)域的高程文件建立，是通過將畸變差的校正影像引入后，通過和相應(yīng)參數(shù)聯(lián)系，以對(duì)測(cè)量過程中的自動(dòng)內(nèi)定向作業(yè)開展進(jìn)行支持，同時(shí)對(duì)航帶的初始偏移量進(jìn)行確定，為測(cè)量實(shí)施以及測(cè)量基礎(chǔ)上的地形測(cè)繪工作開展進(jìn)行保障。如下圖2所示，即為采用無人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)測(cè)量獲取的成果圖。

圖2 無人機(jī)航空測(cè)量成果圖

三、結(jié)束語

總之，無人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)在地形測(cè)繪中的應(yīng)用，由于其自身的良好可控性與高效性、靈活性特征，對(duì)地形測(cè)繪工作質(zhì)量和效果提升的影響十分明顯。其中，針對(duì)無人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)在地形測(cè)繪中的應(yīng)用進(jìn)行研究，有利于促進(jìn)對(duì)無人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)的理論知識(shí)和特征優(yōu)勢(shì)全面掌握，在地形測(cè)繪中更好應(yīng)用，并充分發(fā)揮其作用優(yōu)勢(shì)，具有較突出的研究價(jià)值和意義。