無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍測(cè)量中的應(yīng)用策略研究

周 路

（山東省地質(zhì)測(cè)繪院，山東 濟(jì)南 250002）

無人機(jī)設(shè)備在實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用，可以完成人工操作中無法實(shí)現(xiàn)的任務(wù)，為生產(chǎn)作業(yè)提供可靠保障。近年來，隨著現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的加快，在城鎮(zhèn)開展地籍測(cè)量工作有助于實(shí)現(xiàn)國(guó)土科學(xué)規(guī)劃，增強(qiáng)建設(shè)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)資源高效化利用。人工測(cè)量的方式不僅會(huì)對(duì)工作進(jìn)度形成限制，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性下降，無法得到精準(zhǔn)化的測(cè)量結(jié)果。運(yùn)用無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)，可以將攝影設(shè)備搭載無人機(jī)設(shè)備中，滿足多元化使用需求，真正為城鎮(zhèn)地籍測(cè)量工作提供支持。在實(shí)踐作業(yè)當(dāng)中，應(yīng)該結(jié)合測(cè)量工作的目標(biāo)及要求，確定切實(shí)可行的技術(shù)方案，避免在應(yīng)用無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)時(shí)面臨較大的風(fēng)險(xiǎn)。

1 無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)概述

無人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)成為當(dāng)前地籍測(cè)量中的主要工具，尤其是在城鎮(zhèn)地籍測(cè)量工作中面臨諸多因素的干擾，包括環(huán)境因素和人為因素等等，加大了測(cè)量的難度，無人機(jī)的重量較輕且攜帶便捷，因此在實(shí)踐中可以加快工作進(jìn)度。該系統(tǒng)應(yīng)用先進(jìn)的攝影技術(shù)，在1∶500~1∶2000的比例尺地籍測(cè)量中也可以達(dá)到工作人員的要求。電動(dòng)裝置和燃油系統(tǒng)的應(yīng)用，為無人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)行提供動(dòng)力，同時(shí)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)占據(jù)核心地位，只有在確保攝影圖片質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的前提下，才能獲得更加真實(shí)有效的地籍測(cè)量數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)整合及分析提供支持。多旋翼、復(fù)合翼無人機(jī)的垂直起降方式，對(duì)起落場(chǎng)地的要求不高，車載彈射、彈射架輔助彈射也可滿足無人機(jī)的飛行發(fā)射要求。無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在實(shí)施測(cè)量和航拍的同時(shí)，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)處理提供支持，真正實(shí)現(xiàn)了一體化操作。

2 無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍測(cè)量中的作用

2.1 分辨率高

地籍測(cè)量中應(yīng)用無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)，可以提高影像的分辨率，更加清晰直觀地分析地物信息，有助于改善數(shù)據(jù)信息質(zhì)量。無人機(jī)在飛行過程中為數(shù)據(jù)獲取和資料整合提供支持，搭載的高分辨率攝影設(shè)備可以更加快速地獲取相關(guān)信息，降低外界因素對(duì)影像質(zhì)量的干擾。在傳統(tǒng)測(cè)量工作中，高層建筑會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響，由于無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的靈活性較強(qiáng)，因此可以最大限度避免高層建筑的影響?？梢詮牟煌嵌全@取地物信息，幫助工作人員更加全面地了解地籍情況。隨著生產(chǎn)制造工藝的快速發(fā)展，攝影設(shè)備的性能也會(huì)更加完善，因此應(yīng)用無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)可以獲得更高分辨率的影像，避免出現(xiàn)影像模糊不清的狀況。

2.2 操作便捷

相較于傳統(tǒng)技術(shù)手段而言，無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)還具有操作便捷的特點(diǎn)，這也是加快城鎮(zhèn)地籍測(cè)量速度的關(guān)鍵，該技術(shù)用到的設(shè)備較少，包括無人機(jī)和攝影設(shè)備等，而且重量較輕、體積較小，滿足了野外作業(yè)的要求，不會(huì)給工作人員帶來困擾。同時(shí)，無人機(jī)的起飛和降落都十分靈活，只需要對(duì)操作人員進(jìn)行簡(jiǎn)單培訓(xùn)就能迅速掌握操作方法和技巧，降低了人為因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。無人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)的組成及運(yùn)行原理都十分簡(jiǎn)單，可以大大減輕工作人員的負(fù)擔(dān)。

2.3 測(cè)繪精度高

可以獲得更高的測(cè)繪精度，也是無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)，可以避免在內(nèi)業(yè)作業(yè)中受到數(shù)據(jù)誤差的影響，達(dá)到精準(zhǔn)化測(cè)量和精確化分析的目的。該技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)了1∶500地形圖的測(cè)量要求，在更高測(cè)量條件下依舊能夠高效開展測(cè)量工作，真正彌補(bǔ)人工測(cè)量中的不足，為數(shù)據(jù)處理奠定了保障。同時(shí)，該技術(shù)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，在多種天氣環(huán)境下都可以實(shí)施測(cè)量，而且避免受到地形地貌等因素的影響，可以深入到工作人員無法達(dá)到的區(qū)域?qū)嵤y(cè)量，真正拓展了測(cè)量的深度及廣度，獲得全面的地籍信息。

2.4 安全可靠

無人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)可以在多種條件下完成高效化測(cè)量工作，因此不需要工作人員深入到惡劣環(huán)境中實(shí)施測(cè)量，真正保障了人員安全，防止出現(xiàn)意外事故。尤其是城鎮(zhèn)地籍測(cè)量工作的難度較大且在不同區(qū)域的環(huán)境也有所差異，該技術(shù)的應(yīng)用可以最大限度降低外界干擾，防止測(cè)量結(jié)果中出現(xiàn)較大誤差。特別是在偏遠(yuǎn)山區(qū)的地籍測(cè)量工作當(dāng)中，只需要規(guī)劃好既定的航測(cè)線路，就能快速獲取相關(guān)信息，傳感器數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和無人機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、云計(jì)算服務(wù)系統(tǒng)等銜接十分緊密，尤其是監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，可以幫助工作人員實(shí)時(shí)了解無人機(jī)的運(yùn)行情況，減少航測(cè)過程中的意外狀況[1]。

2.5 成本投入低

無人機(jī)制造行業(yè)的發(fā)展速度加快，其成本投入也在逐漸降低，因此也使得無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用成本下降，在城鎮(zhèn)地籍測(cè)量中具有經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)。在測(cè)量作業(yè)中無需很多人員，只需要完成無人機(jī)的飛行操作就能夠快速獲取、整合、存儲(chǔ)和傳遞數(shù)據(jù)，全過程的自動(dòng)化程度明顯提高，因此降低了人力、物力和財(cái)力的投入，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置及高效利用，是當(dāng)前性價(jià)比較高的測(cè)量手段。

3 無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍測(cè)量中的應(yīng)用流程

影像處理技術(shù)、影像匹配技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)等，在該系統(tǒng)中得到集成化應(yīng)用，與無人機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)密切融合，真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的快速采集與處理，提高地籍測(cè)量工作效率。其中，PixelGrid系統(tǒng)和DPGrid系統(tǒng)的應(yīng)用較多，運(yùn)用無人機(jī)按照既定航線實(shí)施測(cè)量后，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化導(dǎo)出和共享，滿足數(shù)據(jù)整理的要求，同時(shí)，智能化技術(shù)的應(yīng)用可以自動(dòng)剔除其中的異常數(shù)據(jù)，避免對(duì)分析工作產(chǎn)生干擾，更加快速地計(jì)算準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，明確影像位置及地物特點(diǎn)[2]。在密集匹配技術(shù)的支持下，可以構(gòu)建直觀化的三維DSM點(diǎn)云，通過篩選和刪除等操作獲得可靠的DEM信息，為地理圖像的生成奠定基礎(chǔ)。

4 無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍測(cè)量中的應(yīng)用策略

4.1 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集是開展地籍測(cè)量的首要工作，只有確保數(shù)據(jù)的全面性、真實(shí)性和精確性，才能在圖像繪制中提高整體質(zhì)量效果。Mapmatrix軟件在立體影像模型中的應(yīng)用較為廣泛，能夠?qū)Τ擎?zhèn)各地形要素進(jìn)行深入解析，增強(qiáng)實(shí)際測(cè)量效果。測(cè)量人員需要對(duì)采集的圖形信息進(jìn)行有效標(biāo)注，在此過程中應(yīng)該實(shí)現(xiàn)點(diǎn)、線、面的有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)地形要素的分析，采用分層存放的形式為后續(xù)工作提供便利。相較于傳統(tǒng)工作方式而言，在數(shù)據(jù)采集中不僅能夠加快工作進(jìn)度，而且可以更快地找到異常數(shù)據(jù)及原因，防止干擾最終的測(cè)繪質(zhì)量[3]。在應(yīng)用Mapmatrix軟件時(shí)，應(yīng)該以航拍相片信息和相關(guān)輔助資料為依據(jù)，準(zhǔn)確判讀相應(yīng)區(qū)域的地形要素?？梢愿鶕?jù)工作人員的具體需求控制攝影的角度，達(dá)到自動(dòng)化調(diào)整的目的。

4.2 像控點(diǎn)布設(shè)

合理布設(shè)像控點(diǎn)，也能夠?yàn)闊o人機(jī)航空攝影測(cè)量工作的高效化推進(jìn)奠定保障，需要結(jié)合區(qū)域內(nèi)的環(huán)境情況、地物信息等進(jìn)行科學(xué)布設(shè)，以發(fā)揮無人機(jī)系統(tǒng)及航空攝影測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。除了要確保布設(shè)位置的空曠性及平坦性外，還應(yīng)該降低電磁輻射的影響，避免設(shè)置在基站或者信號(hào)塔的周圍，點(diǎn)位應(yīng)該在五度重疊以上。區(qū)域網(wǎng)法是布設(shè)像控點(diǎn)時(shí)的常見措施，各個(gè)像控點(diǎn)的間距是決定航測(cè)質(zhì)量的關(guān)鍵要素，太遠(yuǎn)則會(huì)導(dǎo)致信息遺漏，太近則會(huì)加大工作量，造成不必要的浪費(fèi)，一般要控制在200 m左右[4]。此外，也可以在單層平頂房頂設(shè)置像控點(diǎn)點(diǎn)位，可以避免造成遮擋等問題，為了便于識(shí)別可以通過十字交叉圖案加以標(biāo)識(shí)。對(duì)于空間位置的確定也十分關(guān)鍵，可以融合RTK技術(shù)輔助工作，經(jīng)過多次測(cè)量后取平均值，以確保測(cè)量結(jié)果的可靠性。

4.3 圖像處理

數(shù)據(jù)處理中采用人工操作的方式，會(huì)大大降低工作效率，而且測(cè)量精度也會(huì)下降，因此應(yīng)用無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)實(shí)施圖像的初步處理，可以降低自然環(huán)境等因素的影響，防止造成數(shù)據(jù)失真等狀況。設(shè)計(jì)專用的自載數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)獲取和整合分析中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，尤其是對(duì)于部分異常數(shù)據(jù)的處理效果更好，降低對(duì)最終測(cè)量結(jié)果的影響，提高繪制質(zhì)量[5]。除了要及時(shí)修改測(cè)量數(shù)據(jù)外，還應(yīng)該做好標(biāo)注工作，幫助相關(guān)人員更加直觀地了解相關(guān)信息。針對(duì)圖像質(zhì)量實(shí)施全面把控，避免造成圖像模糊等狀況，減輕內(nèi)業(yè)人員的負(fù)擔(dān)，促進(jìn)地籍測(cè)量工作的高效化實(shí)施。

4.4 信息修正

為了減少圖像中的誤差，在應(yīng)用無人機(jī)航空攝影測(cè)量時(shí)還應(yīng)該及時(shí)開展信息修正工作，防止誤差過大而影響最終的測(cè)量結(jié)果。在應(yīng)用普通航空攝影技術(shù)時(shí)，容易造成較大的失誤，而且各項(xiàng)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性沒有得到很好的呈現(xiàn)。無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)中應(yīng)用智能化技術(shù)，可以有效解決該類問題，快速修改和調(diào)整攝影內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了GPS技術(shù)和GIS技術(shù)的有效協(xié)同，在該區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)測(cè)量并獲取地形地貌信息后可以進(jìn)行對(duì)比分析，以便明確圖像信息的問題及原因，為測(cè)量人員提供依據(jù)。

4.5 應(yīng)用DOM技術(shù)

除了要實(shí)現(xiàn)圖像和信息的初步修正外，為了改善整體測(cè)量效果，還應(yīng)該以DOM技術(shù)為依托實(shí)施二次加工，針對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息實(shí)施采集與整合，最大限度控制測(cè)量結(jié)果的誤差。在了解測(cè)量任務(wù)具體目標(biāo)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的鑲嵌處理，解決信息失真等問題，可以幫助工作人員更加直觀地了解圖片信息。地形圖測(cè)繪是城鎮(zhèn)地籍測(cè)量中的主要工作內(nèi)容，DOM技術(shù)的應(yīng)用可以更快地獲取有價(jià)值信息，圖像信息的融合度更高，測(cè)量區(qū)域的地形狀況可以更加全面地反映在數(shù)據(jù)當(dāng)中[6]。

4.6 航線設(shè)計(jì)

航線的合理性與否，也是影響無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用成效的主要因素，因此在開展地籍測(cè)量工作時(shí)進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，以更快的速度獲取相關(guān)信息。在設(shè)計(jì)航線之前做好實(shí)地調(diào)查工作，了解測(cè)量區(qū)域內(nèi)的實(shí)際情況，包括樹木、建筑物和地形地貌等等，盡可能讓無人機(jī)在飛行過程中避開障礙物，防止造成碰撞等問題，以保障無人機(jī)及攝影設(shè)備的安全[7]。根據(jù)測(cè)量任務(wù)及工作量確定最佳的航線數(shù)量，同時(shí)將無人機(jī)的飛行高度標(biāo)注在設(shè)計(jì)圖當(dāng)中。此外，還要了解具體的平高控制點(diǎn)和基線位置，加強(qiáng)對(duì)無人機(jī)整個(gè)飛行過程的嚴(yán)格監(jiān)控，避免在飛行中出現(xiàn)意外狀況。

4.7 空中三角測(cè)量

空中三角測(cè)量也是當(dāng)前工作中的重要環(huán)節(jié)，需要對(duì)相應(yīng)測(cè)量區(qū)域中的數(shù)據(jù)實(shí)施采集和分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境情況制定空中三角測(cè)量實(shí)施方案。其中，空中加密技術(shù)的應(yīng)用效果較好，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)空地位置的加密處理。在空中三角測(cè)量中應(yīng)該明確加密距離和高差情況，遇到復(fù)雜地形狀況時(shí)也應(yīng)該及時(shí)評(píng)估測(cè)量狀況，降低外界因素的影響。對(duì)于邊緣位置的規(guī)劃，也能夠通過空中三角測(cè)量的方式實(shí)現(xiàn)[8]。明確空中加密點(diǎn)的位置，實(shí)現(xiàn)像素?cái)?shù)據(jù)的全面調(diào)節(jié)，在數(shù)據(jù)分析中獲得可靠支持。在準(zhǔn)備各項(xiàng)數(shù)據(jù)時(shí)，為了滿足后期處理的要求，需要確保格式的統(tǒng)一性，明確相機(jī)的焦距要求，以便在特定線路中獲得更加清晰的影像。在應(yīng)用無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)時(shí)，需要借助于特定的處理軟件，滿足信息的錄入和存儲(chǔ)、共享要求，達(dá)到自動(dòng)定向的目的。同時(shí)，在空中三角測(cè)量中的多余像點(diǎn)也可以有效去除，滿足對(duì)各個(gè)連接點(diǎn)的處理要求。

4.8 相片調(diào)繪

了解無人機(jī)航空攝影測(cè)量的技術(shù)規(guī)程，針對(duì)各類拍攝成片實(shí)施檢查和篩選，同時(shí)要對(duì)測(cè)量區(qū)域中的特殊地貌和地物實(shí)施有效標(biāo)記，確保工作人員能夠快速獲取地物信息。重新調(diào)查和相片的補(bǔ)測(cè)，是相片調(diào)繪環(huán)節(jié)的主要工作內(nèi)容，應(yīng)該結(jié)合當(dāng)前成片質(zhì)量情況實(shí)施整修，避免在地形圖繪制中出現(xiàn)嚴(yán)重的偏差。全野外調(diào)繪法是當(dāng)前工作中的主要形式，需要工作人員在野外利用無人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)實(shí)施調(diào)繪。針對(duì)無人機(jī)的性能情況實(shí)施全面檢查后開展工作，使地形圖信息更加全面和精確。數(shù)字線劃圖技術(shù)也是實(shí)踐中的常用技術(shù)手段，要充分發(fā)揮全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站的作用，為數(shù)據(jù)整理和格式轉(zhuǎn)換等提供保障。為了確保數(shù)字線劃圖的質(zhì)量，應(yīng)該借助于自動(dòng)交互的形式，有助于誤差控制，運(yùn)用不同的代碼和顏色等呈現(xiàn)相應(yīng)圖片[9]。達(dá)到采編要求后，結(jié)合內(nèi)業(yè)和外業(yè)工作要求繪制地形圖，以及時(shí)剔除其中的錯(cuò)誤信息，確保地形圖能夠準(zhǔn)確反映該區(qū)域的實(shí)際情況。

4.9 無人機(jī)補(bǔ)測(cè)

無人機(jī)補(bǔ)測(cè)工作能夠彌補(bǔ)無人機(jī)航空攝影測(cè)量中的不足，使城鎮(zhèn)地籍測(cè)量結(jié)果達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)，工作人員應(yīng)該對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和評(píng)估，通過參數(shù)的調(diào)整降低結(jié)果中的誤差。尤其是在很多測(cè)量盲區(qū)當(dāng)中，無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用靈活性較好，針對(duì)重點(diǎn)區(qū)域測(cè)量信息要加以嚴(yán)格審查和篩選，同時(shí)避免在補(bǔ)測(cè)中出現(xiàn)重復(fù)測(cè)量的情況。針對(duì)后期數(shù)據(jù)加以檢查，了解水涯線和等高線等情況，通過特殊標(biāo)記的方式明確無人機(jī)補(bǔ)測(cè)重點(diǎn)及難點(diǎn)。DLG的精度是影響整個(gè)測(cè)量結(jié)果的主要因素，因此在測(cè)圖工作站實(shí)踐工作中應(yīng)該明確外業(yè)點(diǎn)數(shù)據(jù)整理的重要性，以立體模型為依托實(shí)施觀測(cè)，光標(biāo)切準(zhǔn)誤差應(yīng)該在8 cm以內(nèi)[10]。在補(bǔ)測(cè)工作當(dāng)中制定完善的管理制度，確保各個(gè)區(qū)域測(cè)量工作的逐步推進(jìn)，不斷提高工作人員的專業(yè)水平，在測(cè)量中降低人為因素的干擾。

5 結(jié)束語

城鎮(zhèn)地籍測(cè)量工作內(nèi)容較多，應(yīng)用無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)是推進(jìn)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的關(guān)鍵，可以獲得更加全面而可靠的測(cè)量數(shù)據(jù)。該技術(shù)具有分辨率高、操作便捷、測(cè)繪精度高、安全可靠和成本投入低等特點(diǎn)，因此受到業(yè)內(nèi)人士的廣泛歡迎。在實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)該明確無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的具體應(yīng)用流程及重點(diǎn)環(huán)節(jié)，以充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)。在數(shù)據(jù)采集、像控點(diǎn)布設(shè)、圖像處理、信息修正、應(yīng)用DOM技術(shù)、航線設(shè)計(jì)、空中三角測(cè)量、相片調(diào)繪和無人機(jī)補(bǔ)測(cè)等工作當(dāng)中，也應(yīng)該制定專項(xiàng)方案，以降低外界因素的干擾，避免數(shù)據(jù)質(zhì)量受到影響。