無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在地形測繪中的應(yīng)用探析

■孫佳

（北京市懷柔測繪所 北京101400)

無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在地形測繪中的應(yīng)用探析

■孫佳

（北京市懷柔測繪所 北京101400)

攝影測量之初，地形測量采納了模擬流程內(nèi)的測量；在后續(xù)進(jìn)展中，數(shù)字?jǐn)z影測量凸顯了必要的位置。在這之中，無人機(jī)承載的新式測量被用作常規(guī)測繪，布設(shè)了必備的升空裝置。無人機(jī)增添了操作規(guī)程的更多便捷，擺脫了空中管控的人為干擾。地形成像變得更迅捷，縮減了耗費(fèi)掉的業(yè)外時間。未來進(jìn)展之中，還應(yīng)摸索并改進(jìn)無人機(jī)這樣的地形測量，拓展技術(shù)覆蓋的范疇?；诖?，本文將著重分析探討，以期能為以后的實(shí)際工作起到一定的借鑒作用。

地形測繪無人機(jī)航空攝影測量應(yīng)用

1 無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)特點(diǎn)

1.1 可靠性

無人機(jī)為低空飛行，飛行高度在50~1000m，屬于近景航空攝影測量，攝影測量精度達(dá)到了亞米級，精度范圍通常在0.1~0.5m，符合數(shù)字化地形測量的測圖要求。系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)是：在執(zhí)行航拍任務(wù)之前，按照作業(yè)需求自動完成飛行計劃的制作，包括飛行路線和航拍點(diǎn)的布設(shè)等；飛行過程中，實(shí)現(xiàn)拍攝作業(yè)的實(shí)時可視化操作，動態(tài)顯示的項目包括當(dāng)前拍攝點(diǎn)的位置、相幅覆蓋范圍、飛機(jī)當(dāng)前飛行方向、飛機(jī)當(dāng)前經(jīng)緯度坐標(biāo)以及海拔高度等，以輔助操作人員高質(zhì)量地完成飛行及拍攝任務(wù)；飛行作業(yè)完成之后，可以在電子地圖上重現(xiàn)飛行過程、分析漏拍和不符合重疊度要求的區(qū)域，迅速找出需要補(bǔ)拍的區(qū)域，必要的時候可以根據(jù)分析結(jié)果立即進(jìn)行補(bǔ)拍。

1.2 安全性

我們國家面積遼闊，地形和氣候復(fù)雜，很多區(qū)域常年受積雪、云層等因素影響，導(dǎo)致衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的采集受一定限制。傳統(tǒng)的地形測量手段受云層和地形的影響，容易出現(xiàn)誤差，且對地質(zhì)科研人員和駕駛?cè)藛T還有一定的危險，在邊境地區(qū)也存在邊防的問題。而無人飛機(jī)就很好的解決了這些問題。不受航高、地形地貌限制，成像質(zhì)量、精度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人駕飛機(jī)航拍和地質(zhì)科研人員的測量。

1.3 靈活性

無人機(jī)航測通常低空飛行，空域申請便利，受氣候條件影響較小。對起降場地的要求限制較小，可通過一段較為平整的路面實(shí)現(xiàn)起降，在獲取航拍影像時不用考慮飛行員的飛行安全，對獲取數(shù)據(jù)時的地理空域以及氣象條件要求較低，能夠解決人工探測無法達(dá)到的地區(qū)監(jiān)測功能。升空準(zhǔn)備只要15分鐘的時間即可、操作方法簡單、工具運(yùn)輸便利，每天根據(jù)任務(wù)要求可獲取近200km2的地形測量結(jié)果。

2 無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在地形測繪中的應(yīng)用

2.1 外業(yè)像控點(diǎn)布設(shè)

像片控制點(diǎn)測量采用區(qū)域網(wǎng)布設(shè)方案，在照片拍攝之前進(jìn)行實(shí)地選點(diǎn)布設(shè)控制標(biāo)志和航拍后明顯地物點(diǎn)相片刺點(diǎn)的方法。水利工程像控點(diǎn)一般布設(shè)在沿河道的兩旁公路邊或地面較平坦處，由于涉及到淹沒的問題，所以在較平坦的耕地集中處布置較多像控點(diǎn)；田間工程等區(qū)域平均布點(diǎn)。

2.2 航空攝影

航線網(wǎng)布點(diǎn)確保航線首尾末端上下的控制點(diǎn)布設(shè)在通過主點(diǎn)并且垂直于方向線的直線上，確保上下點(diǎn)在同一立體相對位置內(nèi)。根據(jù)攝影區(qū)域進(jìn)行航線設(shè)計，確保測量區(qū)域之間存在重疊，一般設(shè)置航向重疊度為60%～70%，旁向的重疊度為30%～50%。選擇無風(fēng)、云霧少、大氣透明度好天氣進(jìn)行攝影。

2.3 立體測圖

在VirtuoZo平臺上進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集，像對定向元素直接由加密成果導(dǎo)入測圖工作站，數(shù)據(jù)采集以成圖的模型為單位進(jìn)行，每一幅圖存放一個文件，文件名與圖幅編號一致，擴(kuò)展名為xyz，然后經(jīng)轉(zhuǎn)換程序直接轉(zhuǎn)成dwg數(shù)據(jù)。

2.4 外業(yè)高程采集

轉(zhuǎn)換生產(chǎn)的地形圖平面精度可以滿足建設(shè)要求，高程仍需外業(yè)測量。外業(yè)測量時用RTKGPS、全站儀采集碎部點(diǎn)，根據(jù)測量高程編輯地形圖，無人機(jī)航空攝影測量流程圖如圖1。

3無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)應(yīng)用前景

3.1 有序調(diào)控像片

無人機(jī)測量地形時，可增設(shè)精準(zhǔn)的像片控制，提升目前狀態(tài)下的控制水準(zhǔn)。采納攝像測量，測量所獲得的一切資料都被整合于導(dǎo)航系統(tǒng)，它擁有全球范疇內(nèi)的定位特性。依據(jù)這樣的導(dǎo)航，設(shè)定了可供換算的測量數(shù)值。經(jīng)過這樣的換算，可獲取真實(shí)情形下的區(qū)域地形特性。條件準(zhǔn)許時，甚至可以記下各時段的航攝反應(yīng)。地形測量篩選了照片必須具備的控制點(diǎn)，據(jù)此擬定它的布設(shè)方位。借助導(dǎo)航功能，采納測量類的新途徑來全面檢查像控點(diǎn)。而對于外業(yè)流程，控制點(diǎn)尤其側(cè)重于初始的定位?？刂泣c(diǎn)最好布設(shè)在拐彎處的路徑內(nèi)，或是布設(shè)于斑馬線處。在這些點(diǎn)周邊，一定要添加明確的參照物以便清晰的標(biāo)識它的特性。清楚的標(biāo)志出總體架構(gòu)內(nèi)的方位關(guān)系，以便于后續(xù)測定地形。

3.2 測量空中三角

無人機(jī)可測定空中三角，借助于數(shù)碼攝像特有的新裝置以便預(yù)設(shè)定位?？罩腥菧y量添加了更精準(zhǔn)的測量干預(yù)，整合了定向設(shè)置?？罩腥翘赜械臏y量較適宜銜接航帶、銜接某一測量模型。經(jīng)由連接的流程后，再去調(diào)試測量必備的若干像控點(diǎn)，調(diào)試它們彼此的方位。這樣做就吻合了給定的測量比值，測繪地形將擁有精準(zhǔn)性。某些情形下，航攝很難拍攝某一區(qū)段的地形構(gòu)架，這樣的區(qū)段較隱蔽或潛藏著死角，在這時，要適當(dāng)去添加補(bǔ)測，可以比對現(xiàn)存的繪圖及測定的結(jié)果，二者對比即可明晰潛在的差值，探尋測量之中的細(xì)微偏差，而后著手去糾正。

3.3 測繪后的立體采編

無人機(jī)測量后，就是后續(xù)的立體采編。采編對象含有立體狀態(tài)下的方位信息和測量可得的其他所有信息。所以采編時先要搜集精準(zhǔn)的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)、各地物的形態(tài)等；在這樣做的基礎(chǔ)上，就可以提取到立體信息。其中，線性地物必須被確認(rèn)是精準(zhǔn)的，這是立體測量的必要保障。

總而言之，無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)融合了多種先進(jìn)技術(shù)，表現(xiàn)出較多應(yīng)用優(yōu)勢，主要有體積小、重量輕、反應(yīng)快、精度高、飛行條件低等技術(shù)特點(diǎn)。近年來無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在城市規(guī)劃和建設(shè)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，也要求我們在以后的實(shí)際工作中必須對其實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步研究探討。

圖1 無人機(jī)航空攝影測量工作流程圖

[1]支衛(wèi)斌.無人機(jī)航空攝影測量在地形測繪中的應(yīng)用 [J].江西建材，2015，08:224-225.

[2]張穎秋.無人機(jī)航空攝影測量在地形圖測繪中的應(yīng)用 [J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2015，05:59-62.

[3]陶文.無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在電力工程測量中的應(yīng)用 [J].科技傳播，2013，10: 189-190.

P228[文獻(xiàn)碼]A

1000-405X（2016）-12-219-1