淺析無人機(jī)航測成圖精度的影響因素

盧慶凱

摘 ?要：近些年我國的測繪技術(shù)得到了快速發(fā)展，無人機(jī)航測技術(shù)起著關(guān)鍵的作用，能夠克服傳統(tǒng)測繪技術(shù)費(fèi)時費(fèi)力、精度低的缺點(diǎn)。由于無人機(jī)航測技術(shù)具有成本低、高效靈活性的優(yōu)勢，廣泛的應(yīng)用于國情監(jiān)測、城市規(guī)劃等領(lǐng)域。但是無人機(jī)航測過程很容易被一些外界因素所干擾，進(jìn)而使成圖精度降低，需要在具體應(yīng)用中嚴(yán)格控制這些因素，提高其成圖的精度。本文從無人機(jī)航測技術(shù)的特點(diǎn)、飛行控制等方面論述了影響其成圖精度的主要因素，并提出相應(yīng)的對策。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);航測;成圖精度;影響因素

0引言

無人機(jī)遙感技術(shù)是根據(jù)遠(yuǎn)程遙控設(shè)備和機(jī)載操控系統(tǒng)的不載人飛行器。經(jīng)過多年的發(fā)展，逐步得到了較為普遍的應(yīng)用，但總體而言，其發(fā)展水平還不成熟，需要在應(yīng)用過程中逐步加以技術(shù)改進(jìn)，提升其應(yīng)用的實(shí)際效果[1]。它的質(zhì)量較輕、成本低、機(jī)動靈活，使得其逐步克服與改變了傳統(tǒng)測繪技術(shù)的弊端[2]。無人機(jī)航測成圖精度受到多種因素的影響，需要在應(yīng)用中嚴(yán)格控制這些影響因素，對工程建設(shè)提供重要的指導(dǎo)與借鑒。近年來，隨著信息化建設(shè)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機(jī)的研究發(fā)展在總體設(shè)計(jì)、飛行控制、圖像傳輸、信息對抗與反對抗、發(fā)射回收、生產(chǎn)制造等技術(shù)領(lǐng)域都有了長足的進(jìn)步，并達(dá)到了實(shí)際應(yīng)用水平[3]。

1 無人機(jī)航測系統(tǒng)

1.1 無人機(jī)航測系統(tǒng)的特點(diǎn)

操作簡單，系統(tǒng)易用性強(qiáng)。無人機(jī)是全天候作業(yè)的小型航測系統(tǒng)，系統(tǒng)易用性強(qiáng)，可單人操作。設(shè)置好任務(wù)程序后即可自動完成起飛、航攝、降落等步驟，真正實(shí)現(xiàn)全自動安全使用。無人機(jī)一般抗風(fēng)能力大于5級，具有一定的防水能力，可隨時獲取相應(yīng)測區(qū)的高分辨率影像[4]。

機(jī)動快速的響應(yīng)能力。一般無人機(jī)航拍數(shù)據(jù)獲取都在低空飛行，降低了對天氣條件的要求;無人機(jī)航測遙感系統(tǒng)升空飛行準(zhǔn)備時間短、操作簡單、運(yùn)輸便利，車載系統(tǒng)可迅速到達(dá)任務(wù)區(qū)附近設(shè)站;起飛降落時受場地限制較小，如道路、操場等較開闊的平坦地面均可起降，實(shí)現(xiàn)機(jī)動快速的響應(yīng)能力[5]。

高分辨率圖像和高精度定位數(shù)據(jù)獲取能力。無人機(jī)能夠獲取超高分辨率數(shù)字影像和高精度定位數(shù)據(jù);還可根據(jù)特殊監(jiān)測目標(biāo)搭載各種波段傳感器進(jìn)行多角度拍攝;可采集地面分辨率大于5 cm的影像，平面精度能夠達(dá)到1個像素[6-8]。

飛行成本低廉。無人機(jī)低空航拍影像獲取價格低、成本小、數(shù)據(jù)獲取周期短、現(xiàn)勢性強(qiáng)。

1.2 無人機(jī)數(shù)據(jù)的采集

無人機(jī)在進(jìn)行航測時，一般要選擇能見度較好的時間段來進(jìn)行，在測繪過程中，要嚴(yán)格確定起飛、降落位置、進(jìn)行相關(guān)設(shè)備的檢查與調(diào)試，提高航測的精確性。在無人機(jī)按照預(yù)先規(guī)定的路線完成測量任務(wù)以后，需要在該系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)出影像與相關(guān)的數(shù)據(jù)，從而根據(jù)導(dǎo)出的信息檢測影像的分辨率、航拍漏洞、重疊率等相關(guān)參數(shù)是否符合工程測量的基本要求，如果單張影像的測量參數(shù)符合基本的要求，則可進(jìn)行后續(xù)像控點(diǎn)的測量;隨后，當(dāng)測量完成以后，系統(tǒng)要將獲得的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，提高測量結(jié)果的應(yīng)用價值[9]。

2 成圖精度的影響因素

2.1無人機(jī)航測高度

無人機(jī)航測高度是影響成圖精度的重要因素，高度直接與無人機(jī)航測中影像的像素有著緊密的關(guān)系，且高度的上下變化還與影像相幅的大小存在直接的聯(lián)系。通常情況下，無人機(jī)飛行過程中，高度是一個從低到高的過程，而影像獲取過程中，像素的數(shù)值是一個從大到小

的過程。與此同時，圖像精度逐步降低，這就要求在無人機(jī)航測過程中，相關(guān)人員要充分考慮無人機(jī)測量區(qū)域的地形情況，科學(xué)確定無人機(jī)飛行的高度，提高測量成圖的精度。

2.2 像控點(diǎn)的設(shè)置

無人機(jī)航測成圖過程中，像控點(diǎn)的設(shè)置與成圖精度有著緊密的關(guān)系。具體來說，像控點(diǎn)布置的科學(xué)性可以提高成圖的精度，從而對工程實(shí)踐提供重要的指導(dǎo)價值，反之，如果像控點(diǎn)位置布置不科學(xué)，會造成成圖精度降低，影響工程建設(shè)的順利進(jìn)行。在實(shí)際的測量過程中，航測要至少布置5個像控點(diǎn);如果無人機(jī)航測過程中，測量區(qū)域的地形地質(zhì)較為復(fù)雜，地形變化較大、植被覆蓋較高，這些情況會遮蓋像控點(diǎn)的布置，從而使得無人機(jī)在航測過程中，飛機(jī)覆蓋程度不足，出現(xiàn)翹曲，導(dǎo)致無人機(jī)獲得的數(shù)據(jù)與影像存在問題，精度不足，從而影響了測量的整體情況，面對這種情況，應(yīng)該增加像控點(diǎn)，進(jìn)行科學(xué)的布置。

2.3 航測圖像質(zhì)量因素

無人機(jī)航測過程中，氣象情況、無人機(jī)本身的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)等是影響航測圖像質(zhì)量的重要因素，會直接影響成圖的精度，導(dǎo)致測量結(jié)果對工程建設(shè)的意義不大。氣象因素主要是極端天氣，比如暴雨、風(fēng)雪、大風(fēng)大霧等情況下，會對航測質(zhì)量產(chǎn)生影響。當(dāng)風(fēng)速較大時，會直接

影響無人機(jī)的正常飛行，使得其正常測量受到影響。大風(fēng)天氣下無人機(jī)如果在進(jìn)行航測任務(wù)時，平穩(wěn)飛行難以實(shí)現(xiàn)，使得航測的圖像發(fā)生扭曲現(xiàn)象，從而直接影響成圖的精度。

3 無人機(jī)航測成像技術(shù)的應(yīng)用

隨著無人機(jī)航測技術(shù)的快速發(fā)展，無人機(jī)航測逐步被應(yīng)用到各個領(lǐng)域，促進(jìn)了各個領(lǐng)域的發(fā)展。比如該技術(shù)在土地整治、城市規(guī)劃建設(shè)與農(nóng)村土地調(diào)查中的應(yīng)用，提高了這些工作的效率與質(zhì)量，取得了較好的效果。

3.1 地質(zhì)環(huán)境治理

無人機(jī)航測改變了傳統(tǒng)的地質(zhì)環(huán)境治理方式，能夠提高治理的效率與質(zhì)量，依托于先進(jìn)的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)環(huán)境測量情況的分析，實(shí)時獲得治理的效果，充分迎合了地質(zhì)環(huán)境治理的初衷。無人機(jī)航測技術(shù)的應(yīng)用，可以依據(jù)具體的環(huán)境污染情況與治理目標(biāo)，無人機(jī)航測可以及時獲得相關(guān)的信息，隨后利用數(shù)據(jù)通訊與處理模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)的整合，從而為相關(guān)人員提供重要的參考，促進(jìn)地質(zhì)環(huán)境治理的順利進(jìn)行。

3.2 水利及道路工程規(guī)劃

在水利與道路工程規(guī)劃中，需要用到詳細(xì)的地質(zhì)水文勘察資料等相關(guān)數(shù)據(jù)，而無人機(jī)航測可以獲得詳細(xì)的資料，避免對工程建設(shè)產(chǎn)生不利影響。可以根據(jù)航測獲得的信息進(jìn)行工程規(guī)劃的調(diào)整，促進(jìn)建設(shè)與規(guī)劃方案的優(yōu)化，及時根據(jù)獲得的信息，加強(qiáng)工程建設(shè)部門的溝通與協(xié)調(diào)，對工程進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，有利于提高水利與道路工程規(guī)劃的工程效益。

3.3土地調(diào)查工作

無人機(jī)航測技術(shù)在農(nóng)村土地調(diào)查中也得到了較為普遍的應(yīng)用，無人機(jī)航測技術(shù)通過對農(nóng)村土地的動態(tài)監(jiān)測，在一定程度上可以避免違法違規(guī)情況。當(dāng)無人機(jī)在接收到相關(guān)的操作指令以后，其中的公眾服務(wù)平臺可以根據(jù)這些指令進(jìn)行相關(guān)的操作，實(shí)現(xiàn)航測規(guī)劃，并且充分利用航線的精細(xì)化設(shè)計(jì)，從而提高航測目標(biāo)與任務(wù)的專業(yè)性，最終繪制成為電子版圖像數(shù)據(jù)，促進(jìn)農(nóng)村土地調(diào)查工作的順利開展。

4 結(jié)束語

隨著科技的發(fā)展，無人機(jī)航測技術(shù)以其諸多的優(yōu)點(diǎn)而逐漸被應(yīng)用到測繪工作中，使測繪工作方式發(fā)生了重大變化，但與此同時在航測成圖時也面臨著許多問題，比如受到強(qiáng)風(fēng)以及強(qiáng)氣流影響，導(dǎo)致飛行不穩(wěn)定，造成測圖定向點(diǎn)和立體模型套合差大、接邊精度不夠。因此，這就需要科技工作者及一線測繪人員不斷探索，勇于創(chuàng)新，對航測技術(shù)進(jìn)行不斷完善，使航測成圖更加符合不斷發(fā)展的行業(yè)要求，在更多的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

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