段隆輝
(佛山市高明區(qū)不動(dòng)產(chǎn)登記中心,廣東 佛山528000)
在現(xiàn)代測繪建設(shè)工程中,地形圖測繪技術(shù)是必不可少的一個(gè)工作任務(wù)項(xiàng)目。在具體開展地形圖測繪作業(yè)的過程中,對測繪數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性要求要對較高。尤其是隨著無人機(jī)科技的進(jìn)步,無人機(jī)航空攝影測量技術(shù),以其成本低、效率高、操作靈活、且測繪數(shù)據(jù)精準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用。
無人機(jī)航空測量技術(shù)是一種新型的地形圖測繪技術(shù),該測繪技術(shù)主要是以無人機(jī)作為飛行平臺(tái),并且以高分辨率的數(shù)碼相機(jī)作為傳感器(見圖1),在測繪的過程中,應(yīng)當(dāng)充分利用3S技術(shù)開展測繪工作(遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)的統(tǒng)稱)。3S技術(shù)是一種現(xiàn)代信息技術(shù),主要是將空間技術(shù)、遙感器技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)、導(dǎo)航技術(shù)和計(jì)算機(jī)、通訊技術(shù)相互結(jié)合起來,以對空間信息進(jìn)行采集、處理、管理、分析、傳播和應(yīng)用,從而獲得精準(zhǔn)的航測遙感數(shù)據(jù)。
圖1 無人機(jī)航測系統(tǒng)組成
與傳統(tǒng)的測繪技術(shù)不同,無人機(jī)航空測量技術(shù)在應(yīng)用的過程中,具有成本低、靈活機(jī)動(dòng)、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)勢,并且在眾多的領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用,滿足了測繪工程的相關(guān)要求。無人機(jī)航空測量技術(shù)之所以能夠?qū)崿F(xiàn)廣泛的應(yīng)用,主要依賴于其獨(dú)特的測量特點(diǎn)。具體來說,主要有以下四個(gè):
特點(diǎn)一:準(zhǔn)確度較高。無人機(jī)航空測量技術(shù)中,無人機(jī)的飛行高度較低,一般在50~1 000 m之間,屬于近景航空測量。在具體測量的過程中,其測量的精度范圍通常在0.1~0.5m之間,其測繪的精準(zhǔn)度比較高,能夠?yàn)闇y繪工程提供精準(zhǔn)的測量數(shù)據(jù)和信息,滿足測繪工程的需求。
特點(diǎn)二:機(jī)動(dòng)靈活性較強(qiáng)。在利用無人機(jī)航空測量技術(shù)的時(shí)候,機(jī)動(dòng)和靈活性較強(qiáng),具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力,在具體使用的過程中,極容易達(dá)到人力所無法達(dá)到的地方,進(jìn)行測繪工作,以收集到相關(guān)的信息;另一方面,無人機(jī)航空測量中,對地形、天氣環(huán)境要求相對比較低,無論是地形多么復(fù)雜、天氣環(huán)境多么惡劣,都能在低空飛行的過程中,直接獲取地形的相關(guān)影響和信息,不會(huì)影響作業(yè)[1]。此外,在無人機(jī)航空攝影測量的過程中,即便是在作業(yè)的過程中,設(shè)備出現(xiàn)一定的故障,也不會(huì)出現(xiàn)人員傷亡的現(xiàn)象,具有極高的安全性。
特點(diǎn)三:作業(yè)效率高。與傳統(tǒng)的人工測量技術(shù)不同,無人機(jī)航空攝影測量技術(shù),主要是利用無人機(jī)做載體,并且在無人機(jī)上搭載彩色數(shù)碼設(shè)備,以對地表影像進(jìn)行快速的獲取,并利用相關(guān)的科技,將所采集到的影響轉(zhuǎn)化為三維可視化的數(shù)據(jù)信息。之后,利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù),將信息傳遞給工作現(xiàn)場。在實(shí)際應(yīng)用中,這一過程時(shí)間非常短,效果相對較高。
特點(diǎn)四:成本低、操作簡單。該測繪技術(shù)應(yīng)用的過程中,應(yīng)用范圍廣,使用成本較低、耗費(fèi)較低,并且系統(tǒng)的維修和保養(yǎng)比較簡單,其性價(jià)比較高。另外,無人機(jī)測量技術(shù)操作相對比較簡單,只需要對操作員進(jìn)行短期的培訓(xùn)即可。
無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)作為一種新型的測量技術(shù),在具體測量的過程中,利用無人機(jī)掛載數(shù)碼設(shè)備,在小區(qū)域測繪、大比例尺地形圖的制作、城市規(guī)劃的建設(shè)中,都實(shí)現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用。在本次研究的過程中,筆者以C市二級公路測繪作為案例,對其進(jìn)行了詳細(xì)的研究。
在C市全長約為95 km帶狀地形測量中,其地勢平坦,道路順利平緩,路面為瀝青混凝土結(jié)構(gòu)。為了滿足C市城市發(fā)展的要求,需要選擇走廊帶繞行過境。因此,必須要在施工之前,按照1∶2 000的比例,利用無人機(jī)航空攝影測量技術(shù),對C市的帶狀地形圖進(jìn)行測量。在具體使用無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)的過程中,必須要參考我國所制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),如《城市測量規(guī)范》、《地形圖圖式》、《全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》等,同時(shí)對測繪產(chǎn)品的質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范,以及測繪產(chǎn)品質(zhì)量評定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行有效的落實(shí)。之后根據(jù)C市二級公路的實(shí)際需求,將測圖的比例設(shè)置為1∶2 000,并設(shè)定一定的高程,以開始進(jìn)行無人機(jī)航空攝影測量工作。
在具體利用無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)時(shí),主要包括兩個(gè)部分,即航空攝影數(shù)據(jù)的采集和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理流程。
在利用無人機(jī)航空攝影技術(shù)進(jìn)行航空數(shù)據(jù)采集的過程中,要做到四點(diǎn):
(1)設(shè)置無人機(jī)系統(tǒng)
在C市二級公路工程的無人機(jī)航空測繪過程中,選擇無人機(jī)為大疆PHANTOM 4 ADVANCED旋翼無人機(jī),無人機(jī)上的數(shù)碼設(shè)備分別為1英寸的CMOS數(shù)碼照相機(jī),其像素為2000萬,鏡頭為8.8mm的定焦鏡頭,符合無人機(jī)低空航空測繪的相關(guān)規(guī)定。并使得在具體的測繪過程中,保持?jǐn)z影具有較高的清晰度。并且根據(jù)測量當(dāng)天的天氣晴朗的狀況,對數(shù)碼設(shè)備的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定,使其感光度為200,以免在攝影的過程中產(chǎn)生較多的噪點(diǎn);光圈值為8,以有效保證攝影測繪過程中的最佳畫質(zhì);快門速度為1/500 s,以有效避免在在拍攝的過程中,因無人機(jī)抖動(dòng)而造成畫質(zhì)模糊的現(xiàn)象。
(2)布設(shè)像控點(diǎn)
在具體的測繪過程中,根據(jù)《低空數(shù)字航空攝影測量作業(yè)規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定,對像控點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)的布設(shè),以有效保證攝影測繪目標(biāo)清晰、利于刺點(diǎn)[2]。在C市二級公路工程的測繪過程中,根據(jù)測繪1∶2 000的比例要求,以道路的拐點(diǎn)、交匯點(diǎn)進(jìn)行像控點(diǎn)布設(shè),并在此基礎(chǔ)上利用RTK進(jìn)行測量。在本次測繪過程中,一共設(shè)置了10個(gè)平高點(diǎn),并且為了確保測繪的精準(zhǔn)度,分別在測繪區(qū)的周邊、中間布設(shè)了4個(gè)和2個(gè)像控點(diǎn)。
(3)區(qū)域網(wǎng)布設(shè)與航線規(guī)劃
在具體航測過程中,根據(jù)C市二級公路工程1∶2 000的比例尺、地面分辨率、測區(qū)地形等因素,進(jìn)行綜合考慮,并規(guī)劃出無人機(jī)航空攝影測繪的區(qū)域網(wǎng)布設(shè)與航線。在具體規(guī)劃設(shè)計(jì)的過程中,使其呈方形或矩形,并且保證航向覆蓋超出實(shí)際所拍范圍的2條基線之外的范圍之內(nèi)。
(4)采集航空攝影數(shù)據(jù)
由于在本次航測過程中,所選擇的天氣晴朗無云,風(fēng)力較小,因此在具體的航測過程中,進(jìn)行了20 min的拍攝,并且保證在拍攝過程中,使得無人機(jī)上的數(shù)碼相機(jī)保持正射視角、東西南北45°視角處各設(shè)置一個(gè)架次。一共設(shè)置5個(gè)架次,并且保持無人機(jī)保持150 m的航高,進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集[3]。
將無人機(jī)航空攝影所采集的所有信息數(shù)據(jù)、影像等信息資料,充分運(yùn)用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),對其進(jìn)行處理。在處理的過程中,要遵循一定的處理流程(見圖2)進(jìn)行。
圖2 無人機(jī)航空攝影信息數(shù)據(jù)處理流程圖
在具體處理的過程中,先將所采集的所有信息數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)入,并且在具體導(dǎo)入的過程中,鑒于本次采集過程中,所獲取的影像、數(shù)據(jù)信息較多,可將整個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行劃分,使之變成5個(gè)子集,之后再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。如此一來,就在很大程度上大大加快了數(shù)據(jù)的處理速度;數(shù)據(jù)導(dǎo)出之后,利用手動(dòng)的方式在工作區(qū)內(nèi)添加相片的控制點(diǎn),之后軟件會(huì)自動(dòng)對照片上的信息進(jìn)行讀取,并計(jì)算出相片的姿態(tài),自動(dòng)尋找影像件的同名點(diǎn)、自動(dòng)對照片進(jìn)行匹配,以實(shí)現(xiàn)對所采集數(shù)據(jù)的優(yōu)化排列。之后,在此基礎(chǔ)上,對所優(yōu)化的排列的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行深度重建,并生成點(diǎn)云、網(wǎng)絡(luò)和紋理。并且軟件會(huì)根據(jù)之前所設(shè)置的參數(shù),生成相應(yīng)的密度的點(diǎn)云,并且根據(jù)選擇疏點(diǎn)云、密集點(diǎn)云以生成不規(guī)則的三角網(wǎng),從而進(jìn)行紋理的映射;最后,將所生成的紋理三維模型用軟件進(jìn)行導(dǎo)出,還可以采用多視圖像三維重建技術(shù)等,自動(dòng)完成正攝像的糾正和拼接[4]。
綜上所述,無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)是一種新型的測繪技術(shù),在具體的應(yīng)用過程中,具有準(zhǔn)確度高、機(jī)動(dòng)靈活、作業(yè)效率高、成本低和操作簡單等優(yōu)勢,尤其適用于小區(qū)域內(nèi)的測繪工作。在本次研究的過程中,結(jié)合C市二級公路工程的測繪工作,并利用無人機(jī)和數(shù)碼設(shè)備,準(zhǔn)確地采集了相關(guān)的數(shù)據(jù),并在此基礎(chǔ)上利用相應(yīng)的處理軟件,生成了三維數(shù)字模型和正攝像圖,滿足了測繪工作的需求。