基于測繪工程測量中無人機遙感技術(shù)運用

歐陽凱

（廣東省地質(zhì)局第三地質(zhì)大隊，廣東 韶關(guān) 512026）

1 無人機數(shù)字化內(nèi)容

無人機數(shù)字技術(shù)產(chǎn)品主要包括數(shù)字高程模型DEM、數(shù)字線劃地圖DLG、數(shù)字高程模型DEM。創(chuàng)建DEM后，將航空攝影平面位置和空間位置相結(jié)合，從而掌握目標(biāo)測量區(qū)域的整體情況。DOM可以全面收集數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行處理、整理，如圖片修剪、數(shù)據(jù)標(biāo)注、鑲嵌作業(yè)等[1]。DLG是基于DEM空間模型所創(chuàng)建，利用數(shù)字劃線功能繪制地圖，數(shù)據(jù)編輯對象為DEM資料，用于及時記錄數(shù)據(jù)和空間關(guān)系，根據(jù)地形數(shù)據(jù)實際情況提取數(shù)據(jù)信息要素，以此保證無人機測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性[2]。

使用航空攝影測量技術(shù)能拓展無人機使用領(lǐng)域，勘測指定目標(biāo)，對地形地貌數(shù)據(jù)進行提取，及時掌握所在地的氣候條件和地質(zhì)特點，對實際地質(zhì)進行測量和預(yù)報，對測量目標(biāo)進行實時監(jiān)測，通過相機的拍攝比例還原數(shù)據(jù)，統(tǒng)一實現(xiàn)拍攝與計算的功能。在復(fù)雜地區(qū)中利用無人機測量地質(zhì)數(shù)據(jù)，觀測者根據(jù)數(shù)據(jù)需求特點、測量精度、地形等參數(shù)要求，可以通過控制平臺選擇合適的攝像裝置及機型，統(tǒng)籌規(guī)劃無人機航行路線。在低空拍攝時，通過DEM和DOM分析控制圖像，測量人員可以對數(shù)據(jù)品質(zhì)進行檢測，利用DLG實現(xiàn)價值數(shù)據(jù)的測量，實現(xiàn)完整測量系統(tǒng)的創(chuàng)建。

2 無人機遙感技術(shù)的使用優(yōu)勢

2.1 監(jiān)測范圍廣泛

在傳統(tǒng)監(jiān)測方式中，監(jiān)測效果與范圍成反比，縮小監(jiān)測范圍能提高檢測效果。但是，無人機遙感技術(shù)能提高監(jiān)測精度，在技術(shù)改進中擴大了監(jiān)測范圍，所以，無人機遙感技術(shù)還能提高工程測繪范圍。另外，利用此技術(shù)能在無人機儀器中通過三維方式展現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域?qū)嶋H情況，實現(xiàn)直接測繪。

2.2 提高監(jiān)測效率

利用無人機遙感技術(shù)能提高測量工程的監(jiān)測效率與質(zhì)量，及時處理突發(fā)事件。

2.3 提高可兼容性

僅將一種遙感技術(shù)應(yīng)用于實際測繪工程中，會出現(xiàn)測量遺漏問題。而在不同場合使用無人機，或使用多種遙感技術(shù)，能彌補單一遙感技術(shù)的不足，對測量技術(shù)進行完善，提高遙感技術(shù)的兼容性，并且使技術(shù)處理效率和質(zhì)量得到提高。

2.4 提高處理效率

普通衛(wèi)星處理效率比無人機遙感技術(shù)低，無人機遙感技術(shù)的圖像分辨率較高，可降低實際操作出錯率。無論是數(shù)據(jù)收集速度還是數(shù)據(jù)處理工作，均具有一定的優(yōu)勢。

3 無人機遙感技術(shù)的使用

在城市規(guī)劃設(shè)計過程中，無人機遙感技術(shù)作為城市發(fā)展的主要構(gòu)成，在規(guī)劃設(shè)計城市過程中要求具有大量測繪信息，制圖人員以測繪數(shù)據(jù)實現(xiàn)制圖操作，繪制大比例地形圖，為相關(guān)部門提供決策參考，促進城市發(fā)展。

3.1 獲得測繪影像資料

在測繪工程測量過程中使用無人機遙感技術(shù)，需要根據(jù)待測區(qū)的實際地貌、地形合理設(shè)計飛行平臺和路線。完成設(shè)計后要進行試飛，對設(shè)備平臺的合理性進行分析，再利用無人機遙感技術(shù)得出測繪影像資料。使用此技術(shù)時，需同時使用三角測量技術(shù)，避免出現(xiàn)漏洞。其次，在無人機遙感技術(shù)實際使用的過程中，需對飛行姿態(tài)做出調(diào)整，利用轉(zhuǎn)彎緩沖、拍攝補償?shù)确绞绞古臄z畫面符合影像處理標(biāo)準(zhǔn)，避免對資料獲取精準(zhǔn)性造成影響。某項目航飛方案如圖1所示。

圖1 航飛方案

3.2 實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集

通過無人機遙感技術(shù)收集數(shù)據(jù)主要包括自動加密和手動采集兩種方法，手動收集數(shù)據(jù)要以先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，將計算機遠(yuǎn)程控制技術(shù)和實際采集需求相結(jié)合，保證手動收集數(shù)據(jù)具備針對性，并且滿足基站實際收集需求，像控點布置如圖2所示。

圖2 某工程項目像控點布置

無人機遙感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)自我保護，應(yīng)用到無人機內(nèi)部控制系統(tǒng)中，能夠在存儲收集數(shù)據(jù)信息后實現(xiàn)存儲器加密設(shè)置，使數(shù)據(jù)信息的安全性得到提高。使用此技術(shù)是由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不穩(wěn)定，為避免在使用時受到黑客、病毒等入侵，或因不法分子基于利益驅(qū)使竊取數(shù)據(jù)信息，工作人員在獲取存儲器內(nèi)部信息數(shù)據(jù)時，需利用訪問權(quán)限輸入用戶名和密碼，完成核對后得到內(nèi)部信息。

3.3 在低空作業(yè)中使用

無人機遙感技術(shù)能在低空作業(yè)中使用，例如，無人機遙感技術(shù)可以在防火救援、城市援助和環(huán)境檢測等多個領(lǐng)域中使用，能提高人們生活質(zhì)量。在科學(xué)技術(shù)持續(xù)發(fā)展中，無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。低空作業(yè)對技術(shù)使用安全性具有較高要求。無人機遙感技術(shù)能提高作業(yè)效率及測繪工作的自動化水平，使作業(yè)工作效率得到提高。另外，無人機中使用的新型高精度數(shù)碼相機能夠?qū)崿F(xiàn)垂直、水平和傾斜等角度成像。在實際使用中由于成像角度比較多，所以，能夠避免建筑物、高山等遮擋，使實際測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度等得到提高。

在低空作業(yè)中廣泛使用無人機遙感技術(shù)，其先進的控制系統(tǒng)尤為重要。如使用無人飛艇低空航測系統(tǒng)時，主要利用其自穩(wěn)定、自校驗、自主創(chuàng)新等功能，合理設(shè)計成像物體重疊關(guān)系，糾正機器運行誤差。另外，調(diào)節(jié)補償相機拍攝角度，使拍攝技術(shù)精準(zhǔn)度得到提高，確保無人機遙感成像的合理性與精準(zhǔn)性，使影像處理技術(shù)分辨率和清晰度得以提升。使用無人機遙感技術(shù)還便于獲取數(shù)據(jù)資源和目標(biāo)信息。如在大比例地形圖繪制中，要獲取局域特殊地理信息資源，確定位置。傳統(tǒng)航拍技術(shù)只能對物外貌和輪廓進行描述，而使用無人機遙感技術(shù)能可提高影像資料精準(zhǔn)度，節(jié)約大量財力和物力，提高無人機遙感技術(shù)使用合理性和科學(xué)性。

針對部分文物建筑及工程項目進行測繪時，其信息獲取較為困難。借助無人機遙感技術(shù)，能提高信息獲取和使用的可靠性與便利性。在實際工程項目測繪時需收集特定目標(biāo)數(shù)據(jù)信息，在此過程中使用無人機遙感技術(shù)，以提高數(shù)據(jù)信息獲取精準(zhǔn)度，有序開展特殊項目測繪工作。

3.4 無人機影像空中三角測量

目前，行業(yè)市場中的空中三角測量軟件自動化程度不同，數(shù)據(jù)處理軟件包括Image Station系統(tǒng)、helava系統(tǒng)等。此種數(shù)據(jù)處理軟件的特色比較明顯，可以利用匹配技術(shù)和圖像識別等技術(shù)自動得到像點坐標(biāo)，通過平差軟件計算，能夠得出待定點地面坐標(biāo)和影像外方位元素。利用空中三角測量加密數(shù)據(jù)處理軟件和地面控制點計算所有加密點地面坐標(biāo)，能夠支持大數(shù)據(jù)和膠片影像。半自動兩側(cè)控制點外的其他工作皆能實現(xiàn)自動化處理，如自動提取連接點等。另外，Patb平差軟件能實現(xiàn)平差計算和粗差檢測，及時完成低空無人機影像平差結(jié)算，測量流程為：

1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。創(chuàng)建航飛示意圖與參數(shù)實現(xiàn)影像拓?fù)潢P(guān)系，包括影像和模型。

2）工程自動內(nèi)定向。將相機參數(shù)和相片框架作為基礎(chǔ)，恢復(fù)影像和相機為內(nèi)定向。實現(xiàn)像方坐標(biāo)系的創(chuàng)建，以及內(nèi)定向文件的生成。

3）連接點的自動提取。在對工程影像進行內(nèi)定向之后，進行自動轉(zhuǎn)點。根據(jù)實際需求逐一的選擇相鄰的兩張影像同名點生成自動轉(zhuǎn)點成果，轉(zhuǎn)點流程說明及測區(qū)成果（見圖3、圖4）。

圖3 DATmat ei x軟件空三測量處理流程

圖4 某工程項目測區(qū)成果

4）交互編輯。在完成自動轉(zhuǎn)點后，將平鋪視圖作為基礎(chǔ)查看連接點的分布情況。假如影像中缺少連接點可以人工添加，對較差連接點進行編輯或者刪除，在控制點設(shè)置到工程區(qū)域四周，對連接點精度全面掌握。如果屬于平差收斂，將拼接視圖作為基礎(chǔ)查看連接點的分布情況。根據(jù)預(yù)測的控制點點位添加其他控制點，將爭議點列表中的點刪除或者編輯。若平差解算不收斂，缺少爭議點信息，就要對影像中是否存在連接點進行查看，以連接點分布實現(xiàn)連接點添加，開展平差結(jié)算。之后，通過patb界面重新設(shè)置sigma值，取值和結(jié)算sigma值一樣，平差后編輯爭議點信息，直到爭議點消失。最后一次平差結(jié)算需對輸出驗后方差解算及粗差剔除后結(jié)算。在平差結(jié)束之后，通過工程文件實現(xiàn)所有影像加密點、相點和控制點的文件進行生成。

5）空三結(jié)果。根據(jù)空三預(yù)覽功能將連接點剔除，從而進行空中三角測量。因為在數(shù)據(jù)迭代時無法實現(xiàn)，所以，通過權(quán)重大小進行反復(fù)試驗，提取大誤差點后，實現(xiàn)權(quán)值接近值和影像分辨率的設(shè)置，設(shè)置之后通過patb進行空三計算，計算完成后將pri文件打開對結(jié)算精度進行查看。

4 結(jié)語

綜上所述，在測繪工程測量中使用無人機遙感技術(shù)具有重要價值，需引起相關(guān)部門重視。測繪人員需全面掌握無人機遙感技術(shù)的使用優(yōu)勢，得到測繪影像資料，快速處理突發(fā)事件并實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集，具體分析無人機遙感技術(shù)在測繪工程測量中的應(yīng)用現(xiàn)狀，進而促進我國測繪工作的可持續(xù)發(fā)展。