無人機攝影測量技術(shù)在數(shù)字化地形測量的應(yīng)用

何創(chuàng)國

摘要：眾所周知，國家的發(fā)展以及綜合實力的增強，需要以經(jīng)濟和科技的不斷發(fā)展和進步作為支撐，無人機攝影測量技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，使地形數(shù)字化測量得以沖破發(fā)展瓶頸。成功突破了以往技術(shù)方面局限，本文是從無人機攝影測量技術(shù)特點及其作用作為切入點展開分析，進而對無人機攝影測量技術(shù)在數(shù)字化地形測量方面的應(yīng)用做了進一步研究和探討。

關(guān)鍵詞：無人機設(shè)備；測量技術(shù)；數(shù)字化地形；應(yīng)用

當(dāng)前無人機設(shè)備憑借其操作便捷、測量精準(zhǔn)程度高等優(yōu)點而被廣泛地應(yīng)用到了數(shù)字化地形測量工作當(dāng)中，其不但有效提高了測量工作的效率，而且還有效提升了測繪結(jié)果的準(zhǔn)確性，提升測量精度，所以受到了越來越多的關(guān)注。

1.探析無人機攝影測量技術(shù)特點及其作用

通常無人機設(shè)備飛行高度比較低，一般保持在50m～ 1000m范圍內(nèi)，主要對近景進行拍攝。通過地面監(jiān)控，適度調(diào)節(jié)飛行高度、觀測視角及清晰度等指標(biāo)，實時控制設(shè)備參數(shù)，以保證測繪物像的最佳效果。并且因其自身體積較小，不受飛行調(diào)度限制，其具有較高的靈活性，方便快捷。

無人機攝影測量技術(shù)尤其適用于復(fù)雜地形、惡劣自然環(huán)境等條件，在傳統(tǒng)測量技術(shù)無法實現(xiàn)的情況下，更加突顯了它的安全性、穩(wěn)定性、精準(zhǔn)高效的作業(yè)特點。

而且無人機攝影測量技術(shù)，較好地發(fā)揮了可視化作業(yè)的特點，迅速、準(zhǔn)確、高效的將采集捕捉到的地形地貌數(shù)據(jù)與目標(biāo)數(shù)據(jù)整合處理分析，進而實現(xiàn)直觀展示。較好地適應(yīng)當(dāng)前數(shù)字化測量發(fā)展的新要求。

2.探析無人機攝影測量技術(shù)在數(shù)字化地形測量方面的應(yīng)用

（1）無人機攝影測量的像控點布設(shè)

在進行數(shù)字化地形測量時運用無人機攝影測量技術(shù)，其實際布設(shè)的像控點需要清楚且明亮，以便于能夠?qū)Σ伎攸c的位置進行判斷，進而準(zhǔn)確丈量立體。在實際布設(shè)像控點時需要做到互通共用。一般來說，是將其布置在無人機航行方向以及旁向的5-6片堆疊范圍當(dāng)中，同時需要確保點與相片邊際的間距在1cm或1.5cm以上，采取綜合成圖方式來設(shè)置的操控點需要與航向邊際間距在規(guī)定要求的50%以上。如若在測量較高海拔的場地時使用無人機攝影，那么需要盡量設(shè)置高程控制點在高程起伏不大的區(qū)域，并且需要盡可能布設(shè)在高程控制點以線狀地物之間的交點最佳。需要注意的是在布設(shè)像控點時盡量避開崎嶇的斜坡、陡峭的山頂以及狹溝，而且部分點的布設(shè)條件與像片要求出現(xiàn)沖切，那么就需要對其點位布設(shè)進行重新考慮。

（2）航空測量攝影方面的應(yīng)用

現(xiàn)階段，航空攝影測量技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用，占據(jù)著越來越重要的位置。在航空測量工作中，無人機測量技術(shù)不斷發(fā)展和進步，各項功能也得到了更高效地發(fā)揮，可以很好地實現(xiàn)在復(fù)雜環(huán)境成像任務(wù)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化作業(yè)。另外，在攝影系統(tǒng)及GPS定位系統(tǒng)的支持下，可以將所獲取圖片信息及位置數(shù)據(jù)等有效整合起來，進而使圖像信息更加富有內(nèi)涵。應(yīng)用圖像繪制及合成等技術(shù)使基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息得以有效整合，進而利用相關(guān)信息處理系統(tǒng)進行深入加工，并最終形成具有更高準(zhǔn)確性和質(zhì)量的影像數(shù)據(jù)。這樣可以更好地對一些復(fù)雜、特殊環(huán)境進行有效把控；同時也有效地確保了測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

（3）像片測量及控制方面的應(yīng)用

在無人機測量技術(shù)中，像片測量及控制十分重要。所以，應(yīng)當(dāng)特別注重像片測量點及控制點方面工作。在對其控制點進行應(yīng)用過程中，相關(guān)作業(yè)人員需對相關(guān)知識范疇的技術(shù)、操作、參數(shù)以及常態(tài)性問題等加以關(guān)注。特別是作業(yè)人員要明確對測量流動站等有關(guān)知識，從而確保具體作業(yè)得以控制在COS的可控范圍內(nèi)，進而實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的迅速傳輸，使測量結(jié)果得以實現(xiàn)進一步優(yōu)化，同時質(zhì)量也得到有效增強。而從操作方面來講，相關(guān)測量人員還需對無人機飛行與測量常見問題展開深入研究和探索，切實做好相關(guān)應(yīng)用及維護保養(yǎng)工作，確保其測量質(zhì)量。從參數(shù)方面來看，則需對測量手簿的應(yīng)用加以重視。在尋找控制點時，應(yīng)當(dāng)對相關(guān)參數(shù)加以分析，不斷強化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化效率。從工作常態(tài)上來看，相關(guān)作業(yè)人員需強化PTK工作站管理工作，切實落實好各項系統(tǒng)工作狀態(tài)及性能等方面檢測工作，全面做好各組數(shù)據(jù)測量工作，盡可能避免測量結(jié)果出現(xiàn)錯誤，不斷增強檢測、審核等工作水平。

（4）空中三角測量技術(shù)應(yīng)用

空中三角測量技術(shù)在實際應(yīng)用中發(fā)揮著十分重要的作用，有著極為重要的現(xiàn)實意義。一般來講，立體式測量可以應(yīng)用極少控制點來實現(xiàn)對整體系統(tǒng)進行加密處理；較好地協(xié)調(diào)統(tǒng)一高程、平面位置等數(shù)據(jù)，從而改善攝影質(zhì)量。但同時受到三角測量技術(shù)自身特點限制，無人機測量工作還存在有效控制點數(shù)量較少，精準(zhǔn)度不高等問題。因此，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)大膽采用相關(guān)科學(xué)方法，編寫相關(guān)應(yīng)用程序以確保測量精準(zhǔn)度，尤其對地形位置進行精準(zhǔn)計算，有效促進各系統(tǒng)效用提升，最終精準(zhǔn)實現(xiàn)相關(guān)定向任務(wù)。

（5）繪制地形地圖方面應(yīng)用

在無人機設(shè)備中繪制地形地圖是一項極為重要的工作內(nèi)容。在這一過程中，為了更好地確保其具有更高繪制精度，相關(guān)作業(yè)人員就要對數(shù)字化技術(shù)加以研究和探索，滿足測量要求。使得清晰度、比例尺，如對于河流、水庫以及湖泊等實施測量過程中，就可以應(yīng)用航空攝影測量法來進行具體作業(yè)，不僅可以對測量目標(biāo)進行直接觀察而且可以對相關(guān)測量數(shù)據(jù)進行運算，使測量結(jié)果具有更高準(zhǔn)確性。另外，相關(guān)作業(yè)人員還應(yīng)當(dāng)結(jié)合無人機作業(yè)原理、測量方法、系統(tǒng)運用以及地圖地形繪制等方面進行綜合考量，使各項數(shù)據(jù)信息得以實現(xiàn)優(yōu)化，盡可能地使圖像地形與數(shù)據(jù)地形保持統(tǒng)一，使地圖繪制技術(shù)水平得到進一步增強。此外，相關(guān)作業(yè)人員還需嚴(yán)格對其路徑、速度、調(diào)度等進行控制，使無人機設(shè)備技術(shù)得到進一步增強。將無人機所拍攝相關(guān)圖片和采集數(shù)字信息進行有效的整理和分析，進而獲得滿足實際需求的測量結(jié)果。

（6）無人機攝影測量的內(nèi)業(yè)數(shù)字化測圖

準(zhǔn)備好像片并完成定向作業(yè)后，便可開展地貌繪圖工作。三維測繪能夠使用野外比對的方式，室內(nèi)將其映射判斷出來后再實施補充調(diào)查與調(diào)整。在采取室內(nèi)測繪后的實地對比、補充調(diào)查以及調(diào)整過程中要求做到如下幾點：首先，航空照片現(xiàn)狀良好；其次，視情況需要編制調(diào)查區(qū)室內(nèi)口譯樣本；再者，需要結(jié)合具體要求，在繪圖板上測量與繪制能夠準(zhǔn)確判斷出來的地形要素。此外，需要檢查與驗證此領(lǐng)域，并做好相應(yīng)的補償與計量工作。工作人員可以抽樣檢查測量繪圖部分，并對存在不確定部分實施補充調(diào)查與檢查，同時對于不能確定的部分地形要素補充再修正。

（7）無人機攝影測量的立體采編的測量

通常來說測量地形后就要求統(tǒng)一采編地形的立體信息。采用無人機拍攝地形測量措施中，務(wù)必要保證能夠準(zhǔn)確采集到不同物體線節(jié)點與線狀地形結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，這樣一來才可有效確保實際采集到的內(nèi)業(yè)立體信息的準(zhǔn)確性。不過因為在對水涯線與等高線進行采集過程中務(wù)必要采取手繪的方式，所以需要在對此區(qū)域中的建筑結(jié)構(gòu)信息測量處理時能夠?qū)⑽蓓斶吘壊糠譁?zhǔn)確找出，隨后利用外業(yè)測量來對房檐測量結(jié)果進行糾正。不僅如此，在實際測量環(huán)節(jié)還要求能夠使用自動化直角來實時對房屋測量結(jié)果進行修正，在具體測量環(huán)節(jié)如若出現(xiàn)測量不到的部位，則要求進行相應(yīng)標(biāo)記，方便外業(yè)人員開展采集和測量工作，并保證最終測量結(jié)果的全面。

（8）無人機攝影測量的外業(yè)補測

在測量比較特殊的地形時，通常有固定翼無人機航空攝像沒有辦法測量到的部分，所以要求開展外業(yè)補測工作。在實際補測過程中，工作人員必須要檢查實際測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，將實際測量結(jié)果和回填結(jié)果相對比，從而將測量時所出現(xiàn)的錯誤準(zhǔn)確找出，同時采取有效的修正方法。而部分測量起來難度較大或是比較隱蔽的地方需要再次開展補充測量。

3.無人機攝影測量拍攝與質(zhì)量檢查

3.1航拍作業(yè)

（1）起飛前檢查

在使用無人機進行航拍時一個重要的考慮因素就是安全，在起飛前必須要進行全面、嚴(yán)格的檢查，檢查達標(biāo)后才能升空。具體檢查內(nèi)容如下：第一，滾轉(zhuǎn)檢查。確保滾轉(zhuǎn)角與陀螺零點正確，且右滾數(shù)值為正數(shù)。第二，俯仰檢查。保證脫落的俯仰角與零點均為向上正值。第三，水平檢查。對飛控系統(tǒng)進行安裝過程中，需要對其滾轉(zhuǎn)角與俯仰角進行科學(xué)設(shè)置以達到對飛機姿態(tài)進行控制的效果。第四，轉(zhuǎn)速檢查，用手來將發(fā)動機轉(zhuǎn)動，并仔細看地面站有無提示出現(xiàn)轉(zhuǎn)速。第五，空速檢查。用手擋住空速管前的氣流，如果數(shù)值顯示在“0”附近，那么就代表為正常；或是用手將空速管堵住，如果其數(shù)值沒有發(fā)生變化或是出現(xiàn)增加，就代表為正常。第六，震動測試。在將發(fā)動機放在幾種轉(zhuǎn)速中，觀看其傳感器數(shù)據(jù)的跳動情況，如果出現(xiàn)大幅跳動情況，就需要采用有效的減震方法。第七，GPS定位檢查。需要控制由啟動至GPS定位的時間不超過1分鐘，如果定位時間超出了5分鐘，就必須要檢查GPS天線等情況。

（2）地面站監(jiān)控

無人機升上天空后，地面站就馬上監(jiān)控其飛行狀態(tài)，同時操作者也需要對無人機的飛行線路、高度等進行密切觀察，以判斷其正常與否，如果有異常情況出現(xiàn)就必須要及時進行處理。

（3）整理與檢查現(xiàn)場數(shù)據(jù)

完成無人機攝影后，工作人員需要在現(xiàn)場仔細整理與檢查實際采集所得數(shù)據(jù)，重點包括：各條航線記錄值和實際飛行影響數(shù)是否一致、影響數(shù)和曝光點數(shù)是否一致。并對原始數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)存儲，同時在影像清晰的基礎(chǔ)上來整理數(shù)據(jù)。最后根據(jù)航線數(shù)來裝載各條航線的影像，確保其數(shù)量一致。

3.2質(zhì)量檢查和補飛

（1）質(zhì)量檢查

采取SmartVisionSpace近地空攝影測量系統(tǒng)來在短時間內(nèi)、全方位的檢查航攝成果質(zhì)量，檢查完畢后，將檢查記錄輸出，對影像不達標(biāo)的需要完善相關(guān)記錄。該軟件能夠?qū)⒑较虻闹丿B度以及旁向重疊度計算出來，并自動編制檢查結(jié)果報表。

（2）補飛

現(xiàn)場航攝負責(zé)人需要按照檢查記錄統(tǒng)計表來將補飛或是重飛區(qū)域確定下來，同時安排好相應(yīng)工作。

4.結(jié)論

綜上所述，數(shù)字化地形測量，需要相關(guān)技術(shù)人員在無人機設(shè)備的基礎(chǔ)上，對相關(guān)地形實施及時且精準(zhǔn)地測量作業(yè)，進而更好地去了解、認知以及應(yīng)用這些地形。另外，在現(xiàn)今無人機測量技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣的情況下，使得數(shù)字化地形測量也更加方便、快捷。我們相信，在未來發(fā)展中，無人機技術(shù)還會取得更大突破。

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