無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用研究

文／王國(guó)帥 東營(yíng)市鵬程測(cè)繪有限責(zé)任公司 山東東營(yíng) 257000

引言：

當(dāng)前，中國(guó)正在專(zhuān)注于積極開(kāi)展城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作，給區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)工作帶來(lái)了巨大的助力。其中，利用土地資源是經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)工作正常進(jìn)行的主要保證，唯有合理使用土地資源，方可使經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)工作有序地進(jìn)行。無(wú)人機(jī)航拍攝影測(cè)量技術(shù)是當(dāng)前在城市規(guī)劃建筑地測(cè)量工作進(jìn)行期間，往往會(huì)使用的一項(xiàng)前沿科學(xué)技術(shù)，不但可以提高城市基礎(chǔ)設(shè)施測(cè)量的準(zhǔn)確度，還可以有效控制測(cè)量工作對(duì)進(jìn)行時(shí)間的成本投資。將無(wú)人駕駛飛行器航拍攝影測(cè)量技術(shù)運(yùn)用到地形圖測(cè)量工作中，對(duì)于促進(jìn)城市規(guī)劃的現(xiàn)代化進(jìn)程，推動(dòng)城市規(guī)劃經(jīng)濟(jì)建設(shè)的步伐有著重要積極意義。

1、在無(wú)人駕駛飛行器航拍攝影測(cè)量與地形圖測(cè)繪中的使用現(xiàn)狀

對(duì)無(wú)人駕駛飛行器航拍攝影測(cè)量而言，屬于當(dāng)前發(fā)展中比較重要的測(cè)量方法。特別是針對(duì)低空無(wú)人駕駛飛行器航拍攝影檢測(cè)來(lái)講，屬于極具發(fā)展前景的檢測(cè)技術(shù)，為科技領(lǐng)域蓬勃發(fā)展、數(shù)字化城市構(gòu)建提供了保障。就無(wú)人駕駛飛行器航拍攝影檢測(cè)而言，目前已普遍使用在了各個(gè)領(lǐng)域中，由于它具有速率快、檢測(cè)精確性高等優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)不同的環(huán)境，改變相應(yīng)的形式和方向，所以說(shuō)在工程檢測(cè)等有關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域中，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量已經(jīng)展現(xiàn)了極高的價(jià)值。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展中，城市化進(jìn)程速度明顯提升，城市中開(kāi)始開(kāi)展區(qū)域規(guī)劃、水利布局等工作，而在開(kāi)展工作以前，需要針對(duì)地形情況等進(jìn)行全面分析，在數(shù)據(jù)需求量等方面也是相對(duì)較大的，在質(zhì)量等方面的要求隨之增加。而運(yùn)用無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)，因其在分辨率上相對(duì)較高，通過(guò)與數(shù)字化測(cè)量軟件進(jìn)行融合，在一定程度上能夠簡(jiǎn)化后續(xù)環(huán)節(jié)中的數(shù)據(jù)處理與分析，從而提升了測(cè)量的質(zhì)量。借助無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量，可以及時(shí)獲取相關(guān)資料與數(shù)據(jù)，同時(shí)也可以保證獲取量能夠滿足實(shí)際需求。因無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在靈活性上相對(duì)較強(qiáng)，成本方面相對(duì)較低，操作比較便捷，所以對(duì)測(cè)繪行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了極大的影響。在基礎(chǔ)工程中地形圖測(cè)繪屬于比較重要的環(huán)節(jié)之一，對(duì)建筑質(zhì)量有著直接的影響。因此在使用中需要合理使用無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量，加大對(duì)這一技術(shù)的研究力度，從而展現(xiàn)無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量的作用。（圖1）

圖1 無(wú)人機(jī)地圖測(cè)繪設(shè)備

2、在無(wú)人駕駛飛行器航拍攝影測(cè)量與地形圖測(cè)繪工作中的運(yùn)用

2.1 文檔對(duì)象模型技術(shù)

對(duì)于文字對(duì)象建模技術(shù)而言，其功能主要是通過(guò)運(yùn)用照片、數(shù)據(jù)等進(jìn)行二次加工和數(shù)據(jù)處理，并根據(jù)所收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行剪裁，在這一過(guò)程中還可以適時(shí)將在測(cè)量中出現(xiàn)偏差的數(shù)據(jù)加以完善，并根據(jù)在信息系統(tǒng)中對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)處理中的技術(shù)要求加以分析，從而進(jìn)行了測(cè)量數(shù)據(jù)和信息之間的鑲嵌處理，克服了圖片畸變問(wèn)題，從而提高了圖像信號(hào)的清晰度，并保證了所得數(shù)據(jù)的正確性。但是當(dāng)人們運(yùn)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，如果想要實(shí)現(xiàn)文字對(duì)象建模技術(shù)的高效使用，就必須及時(shí)地根據(jù)圖片信號(hào)、所采集到的數(shù)據(jù)等信息加以梳理，甄選出最合適的信息，并將之使用到地圖測(cè)量環(huán)節(jié)中去。另外，在應(yīng)用文檔對(duì)象的建模技術(shù)時(shí)，還能夠更有效地將圖形信息、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)等融入到了一起，從而針對(duì)所得數(shù)據(jù)在進(jìn)行了全面數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上判斷出了地形實(shí)際狀況，而這也為后期大數(shù)據(jù)分析工作進(jìn)行提供了數(shù)據(jù)方面的保障。

2.2 相片控制測(cè)量技術(shù)

以前，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的明顯提高，民眾生活質(zhì)量也隨之提升，在一定程度上也帶動(dòng)著地方城市化中基礎(chǔ)設(shè)施的建立和發(fā)展。如道路交通、水利工程等項(xiàng)目逐漸成為最基本的基礎(chǔ)設(shè)施工程，對(duì)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、民眾生活水平等都具有直接的影響。所以在進(jìn)行城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作之前，就必須先針對(duì)地貌圖像測(cè)量工作加以分析，并尋找其中的重點(diǎn)和要點(diǎn)。而為了增強(qiáng)這一工作的實(shí)效性，就必須體現(xiàn)無(wú)人機(jī)等航拍攝影測(cè)量技術(shù)的優(yōu)越性，從而使得所測(cè)量的照片在精準(zhǔn)程度上可以達(dá)到實(shí)際需要。在利用無(wú)人機(jī)開(kāi)展航拍工作時(shí)，除了需要準(zhǔn)確收集有關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)還必須充分發(fā)揮出GPS系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)，并進(jìn)行與照片信息進(jìn)行融合，以便于直接從地圖中得到具有測(cè)量距離意義的地理坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)將照片信息轉(zhuǎn)化成為數(shù)據(jù)的目標(biāo)。只有展現(xiàn)出了無(wú)人機(jī)拍攝的優(yōu)越性，才能夠得到清晰度最高的照片信息，才使得有關(guān)部門(mén)能夠了解這一區(qū)域的具體形體特征，在今后工作中進(jìn)一步進(jìn)行規(guī)劃，以進(jìn)一步提高總體質(zhì)量和效益。

2.3 數(shù)字線劃技術(shù)

在進(jìn)行數(shù)字線劃圖工作時(shí)，還需要充分發(fā)揮出全數(shù)碼攝影的勘測(cè)工作站資源優(yōu)勢(shì)，準(zhǔn)確進(jìn)行施工操作。并通過(guò)利用軟件中的功能，由此來(lái)針對(duì)勘測(cè)結(jié)果形式進(jìn)行調(diào)研，并做出轉(zhuǎn)換工作。首先，在進(jìn)行測(cè)量線繪圖工作時(shí)，還需要充分發(fā)揮數(shù)字資源優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建出相應(yīng)的模式，由此來(lái)提高工作品質(zhì)，并確定了工作發(fā)展目標(biāo)。在進(jìn)行數(shù)字線劃圖工作時(shí)，還必須明確人為因素對(duì)數(shù)據(jù)化所得結(jié)果所形成的直接影響，由此來(lái)統(tǒng)一統(tǒng)籌好文字信息和圖形信息。并通過(guò)發(fā)展出自動(dòng)人機(jī)交互形式，在熟悉工作過(guò)程的基礎(chǔ)上確定了工作的有序性，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了數(shù)字線劃圖技術(shù)的精準(zhǔn)度，從而最大限度減少了差錯(cuò)。然后，在真正進(jìn)行測(cè)圖工作之前，就必須進(jìn)行定位和研究的工作，并及時(shí)地將圖形因素運(yùn)用于特定顏色、代號(hào)等方面加以處理。最后，就必須提高測(cè)量人員的專(zhuān)業(yè)能力，使得他們可以在工作中根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求做好數(shù)據(jù)收集，以保證數(shù)據(jù)的精確性。當(dāng)遇到在數(shù)字線劃圖中出現(xiàn)的問(wèn)題時(shí)，就必須及時(shí)做出問(wèn)題分析，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理工作，以保證及時(shí)得到數(shù)據(jù)處理才可以達(dá)到地形圖測(cè)量工作的需要。

2.4 空中三角測(cè)量技術(shù)

在進(jìn)行地面測(cè)量工作之前，就需要對(duì)所進(jìn)行的地面測(cè)量工作要求、重點(diǎn)范圍等具體情況做好分類(lèi)，并進(jìn)行對(duì)目標(biāo)范圍中數(shù)據(jù)的收集，以及進(jìn)行空域方面的協(xié)調(diào)，并使用檢測(cè)工具設(shè)備針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)周?chē)h(huán)境進(jìn)行全方位勘測(cè)，以便設(shè)定好無(wú)人機(jī)的飛行線路，以便進(jìn)行空間三角測(cè)量工作。所以當(dāng)采用空間三角測(cè)量技術(shù)時(shí)，必須合理利用空間的觀測(cè)技術(shù)，以此來(lái)提高觀測(cè)工作的有效性。通過(guò)采用空中加密檢測(cè)技術(shù)，就可根據(jù)特殊區(qū)域進(jìn)行保密設(shè)置，同樣也可能通過(guò)監(jiān)控、管理等方式來(lái)提高人員攝像上的專(zhuān)一性。在這一環(huán)節(jié)中通過(guò)提高保密距離，就可能達(dá)到對(duì)特定地形上人員的有效管理工作，從而確保了高度誤差等方面的合理性，從而最大限度降低了工作中的問(wèn)題。針對(duì)一些較為平坦的地方來(lái)說(shuō)，就必須及時(shí)進(jìn)行空中三角加密管理，并運(yùn)用添加數(shù)量控制等方式針對(duì)邊緣位置等問(wèn)題加以規(guī)范和分析。其次，就需要利用這一技術(shù)手段尋找加密焦點(diǎn)。因?yàn)橹挥凶龊们捌跍?zhǔn)備工作，才能確保后期工作的有效進(jìn)行，所以在運(yùn)用這一技術(shù)手段時(shí)，就必須從焦距、圖像等方面入手，查找存在的技術(shù)問(wèn)題，并利用圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整和處理工作，同時(shí)及時(shí)地針對(duì)后期數(shù)據(jù)處理情況等問(wèn)題做出全面分析，以便及時(shí)調(diào)整工作計(jì)劃。

2.5 補(bǔ)測(cè)操作技術(shù)

在使用無(wú)人機(jī)開(kāi)展地形圖測(cè)繪工作時(shí)，可以利用補(bǔ)測(cè)技術(shù)進(jìn)行相關(guān)作業(yè)，以此來(lái)滿足結(jié)合測(cè)量點(diǎn)等方面的要求。所以在應(yīng)用中必須了解實(shí)際測(cè)量的地域范圍，在了解內(nèi)部具體位置狀況等的基礎(chǔ)上合理運(yùn)用多種信息技術(shù)，并針對(duì)內(nèi)部技術(shù)參數(shù)等信息做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，以便于為科學(xué)規(guī)劃布置工作進(jìn)行提供支撐。不過(guò)我們必須清楚的是，由于在部分區(qū)域中還存在著測(cè)量盲點(diǎn)的現(xiàn)象，在這一類(lèi)型區(qū)域是無(wú)法掌握內(nèi)部具體技術(shù)參數(shù)與信息的，于是就必須利用無(wú)人機(jī)測(cè)量的方式來(lái)完成測(cè)量工作。在測(cè)量中如果發(fā)生了紕漏，則勢(shì)必會(huì)需要再次完成測(cè)量工作，并由此來(lái)提高整個(gè)測(cè)繪的質(zhì)量，避免了工作重復(fù)性等問(wèn)題，在節(jié)省勞動(dòng)力的基礎(chǔ)上可以節(jié)省整個(gè)測(cè)量周期。

2.6 航測(cè)項(xiàng)目中航線的設(shè)計(jì)和地面控制

在運(yùn)用該技術(shù)開(kāi)展地形圖測(cè)量過(guò)程中，要對(duì)需測(cè)量地區(qū)的實(shí)際情況實(shí)際狀況充分分析，如測(cè)量區(qū)的地形地貌特點(diǎn)、測(cè)量范圍形狀、建筑面積大小等；再按照所調(diào)查的基本狀況劃定航班分區(qū)，并設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)暮骄€圖。在航班圖的設(shè)計(jì)流程中要清楚的標(biāo)識(shí)出，并把飛行高度、航向、航線數(shù)量等信息清楚的標(biāo)識(shí)到建筑設(shè)計(jì)效果圖中適當(dāng)部位。無(wú)人機(jī)飛行測(cè)試技術(shù)的外業(yè)運(yùn)用也離不開(kāi)地面管理，在對(duì)無(wú)人駕駛航空器所進(jìn)行的飛行測(cè)試過(guò)程中，要確保飛行測(cè)試全面覆蓋地面，要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏y(cè)控位置布設(shè)工作?？刂泣c(diǎn)的布置工作，是進(jìn)一步提高無(wú)人駕駛飛行器航測(cè)質(zhì)量與準(zhǔn)確度的有效舉措，在布置過(guò)程中要充分根據(jù)測(cè)量地域的基本特征，一般按照區(qū)域路網(wǎng)四角方向布置平高控制軸線，或根據(jù)一定的距離和航向、旁向重合的方法，布置4～5條建筑基線。另外，對(duì)于不同分區(qū)影像的結(jié)合部位也必須布置在適當(dāng)?shù)南窨攸c(diǎn)上，其檢測(cè)位置也一般均衡的布置在目標(biāo)區(qū)域中。在進(jìn)行以上外業(yè)管理工作的基礎(chǔ)上，完成對(duì)內(nèi)業(yè)地質(zhì)數(shù)據(jù)的采訪編輯管理工作，但在此之前，還必須完成空間三角測(cè)量管理工作，通過(guò)測(cè)量外業(yè)所攝制影片的平面坐標(biāo)差，在處理平臺(tái)上進(jìn)行對(duì)不同圖像的拼合管理工作，以及進(jìn)行同名像點(diǎn)的轉(zhuǎn)點(diǎn)、粗差剔除、圖像控點(diǎn)聯(lián)測(cè)、區(qū)域網(wǎng)約束高程平差、校準(zhǔn)等管理工作，以盡量地減少相機(jī)畸變并校正參數(shù)差，使之符合礦山位置地圖規(guī)模性的基本精度要求。在進(jìn)行空中三角測(cè)量數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上，將數(shù)據(jù)處理后的數(shù)值輸入MapMatrix4.2軟件系統(tǒng)，完成了內(nèi)定向、相機(jī)畸變、去測(cè)平均高度等測(cè)量參數(shù)的創(chuàng)建管理工作，并完成了采礦等地質(zhì)數(shù)據(jù)的采編管理工作。采訪編輯管理工作完成后，根據(jù)在自動(dòng)形成的礦山地形圖上所表示的內(nèi)容加以檢驗(yàn)，并對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)處理，即完成了外業(yè)調(diào)繪管理工作，調(diào)繪完成后再進(jìn)行上述下一步的操作生產(chǎn)地形圖，直到把位置圖中的問(wèn)題逐項(xiàng)調(diào)整后，才得到最后的生產(chǎn)位置圖。（圖2）

圖2 無(wú)人機(jī)航空攝影技術(shù)操作過(guò)程示意圖

3、提升無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量有效性的要點(diǎn)

盡管在當(dāng)前科技不斷發(fā)展的背景下，無(wú)人駕駛飛行器航拍攝影檢測(cè)技術(shù)在地圖繪制中獲得了應(yīng)用，不過(guò)受到某些外部原因的影響，其檢測(cè)成果并不精確。無(wú)人機(jī)具有成本低和拍攝區(qū)域面積大等特征，能夠快速地獲得高精度的數(shù)據(jù)，合理利用無(wú)人機(jī)還可以進(jìn)行提高地形圖測(cè)繪的有效性。因此，需要對(duì)影響無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量的準(zhǔn)確性因素進(jìn)行分析，保障野外像控點(diǎn)設(shè)置和影像數(shù)據(jù)獲取等多種內(nèi)容的有效性。在此過(guò)程中，工作人員還需要對(duì)影像加密并輸出，記錄大地的對(duì)應(yīng)坐標(biāo)以及角元素信息等內(nèi)容。由于經(jīng)過(guò)加密的文檔，能夠直接導(dǎo)入到數(shù)字測(cè)圖中，這個(gè)時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一定的偏差，從而對(duì)實(shí)際的測(cè)量結(jié)果帶來(lái)影響。另外，除環(huán)境因素也會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響，但其儀器設(shè)備自身原因也會(huì)造成偏差的出現(xiàn)。首先是儀器設(shè)備偏差，主要由于無(wú)人駕駛航空器的荷載能力和體型都較小，且無(wú)法攜帶非常專(zhuān)業(yè)的航空攝影儀器設(shè)備，這就會(huì)對(duì)飛機(jī)上進(jìn)行觀測(cè)的任務(wù)產(chǎn)生負(fù)面影響，從而造成所獲取的像片出現(xiàn)畸變。其次，人為誤差。因?yàn)楦鱾€(gè)國(guó)家技術(shù)水平和能力的差異，這就會(huì)導(dǎo)致人工誤差的發(fā)生，影響了測(cè)量的有效性。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，在地形圖監(jiān)測(cè)管理工作中應(yīng)用的無(wú)人機(jī)飛行攝影測(cè)量高新技術(shù)不但能夠進(jìn)一步提高監(jiān)測(cè)管理工作的品質(zhì)，同時(shí)也能夠適應(yīng)后續(xù)工作需要。所以在作業(yè)中必須從工程技術(shù)特點(diǎn)等加以分析，嚴(yán)格依據(jù)有關(guān)規(guī)范進(jìn)行檢測(cè)工作，盡量減少錯(cuò)誤等的發(fā)生。此外還必須根據(jù)工程技術(shù)具體情況加以分析，合理運(yùn)用無(wú)人駕駛飛行器航拍照相檢測(cè)技術(shù)手段，進(jìn)一步提高地形圖測(cè)繪質(zhì)量。