無(wú)人機(jī)航測(cè)在大比例尺地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用探究

徐 勇

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心安徽總隊(duì)，安徽 合肥 230000）

在居民區(qū)等復(fù)雜區(qū)域建設(shè)過(guò)程中，大比例尺地形圖工程測(cè)繪效率會(huì)受到嚴(yán)重影響，甚至還會(huì)出現(xiàn)很多無(wú)法施測(cè)的區(qū)域。在傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量技術(shù)實(shí)施過(guò)程中，除了昂貴的航攝儀器外，對(duì)天氣等因素要求很高，無(wú)法在小面積大比例尺地形圖測(cè)繪上發(fā)揮出作用。而無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)攝影周期極短，成本較低，已經(jīng)在很多測(cè)繪工作之中得到應(yīng)用。

1 航空攝影測(cè)量的發(fā)展

（1）航空攝影測(cè)量概述。在攝影測(cè)量發(fā)展過(guò)程中，航空攝影測(cè)量屬于其中的分支結(jié)構(gòu)，該技術(shù)在近年來(lái)發(fā)展十分迅速，而且具備測(cè)量面積廣、地圖格式多樣性等特點(diǎn)，受到了相關(guān)行業(yè)的高度贊揚(yáng)。所謂航空攝影測(cè)量，主要是以飛機(jī)或者是其他飛行設(shè)備為基礎(chǔ)，安裝航攝儀器，提前制定好飛行路線，其中配備的航攝儀器可以對(duì)遙感影像進(jìn)行連續(xù)獲取，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制點(diǎn)的有效測(cè)量。之后，工作人員可以利用特定儀器，構(gòu)建三維立體采集等工作內(nèi)容，最終呈現(xiàn)出不同形式的地圖產(chǎn)品。站在實(shí)際工作角度來(lái)說(shuō)，航空攝影測(cè)量作業(yè)主要涉及兩部分內(nèi)容，即航測(cè)外業(yè)和航測(cè)內(nèi)業(yè)。其中，航測(cè)內(nèi)業(yè)主要進(jìn)行像片獲取、像片控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)等工作。內(nèi)業(yè)作業(yè)主要是處理得到的影像，以及三維立體采集等內(nèi)容。

（2）航攝相機(jī)及航攝像片分類(lèi)。航攝影像的獲取屬于是測(cè)量作業(yè)開(kāi)展的第一步內(nèi)容，更是后續(xù)工作開(kāi)展的基礎(chǔ)所在。所以說(shuō)，具體航攝影像好壞情況，與后期航測(cè)作業(yè)質(zhì)量息息相關(guān)?，F(xiàn)如今，航攝儀器越來(lái)越先進(jìn)，遙感影像格式也出現(xiàn)了變化。站在物理屬性角度來(lái)說(shuō)，航攝影像主要包括膠片式和數(shù)碼式兩種類(lèi)型。其中，膠片式影像主要是在相機(jī)拍攝之后，對(duì)其中的底片進(jìn)行獲取，之后通過(guò)沖洗和打印形式來(lái)得到像片。數(shù)碼影像則是在拍攝完成之后，對(duì)電子形式的數(shù)碼影像進(jìn)行直接獲取，并不需要進(jìn)行沖洗等操作，便可以直接參與到后期工作，讓整個(gè)工作流程更加便捷。截止到目前，在航攝相片獲取上，主要以數(shù)碼相片為主，傳統(tǒng)膠片式方式漸漸被替代[1]。

（3）無(wú)人機(jī)技術(shù)的興起。在傳統(tǒng)飛機(jī)攝影測(cè)量工作開(kāi)展過(guò)程中，雖然能夠展示出很多優(yōu)勢(shì)，但由于測(cè)量成本較高，開(kāi)展程序較為繁瑣，導(dǎo)致很多測(cè)量無(wú)法通過(guò)該種方式得到準(zhǔn)確結(jié)果。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以及經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)的完善，無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)逐漸被人們所熟知。在無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)建上，主要包括以下幾部分內(nèi)容，即無(wú)人機(jī)飛行裝置、飛行控制系統(tǒng)以及地面裝備系統(tǒng)等。在飛行裝置配備上，涉及到傳感器、導(dǎo)航器等設(shè)備，而且在無(wú)人機(jī)巡航速度、抗風(fēng)能力等方面均有明確要求。其次，在飛行控制系統(tǒng)研究上，主要是確保飛行平臺(tái)能夠始終處于正常工作狀態(tài)，這其中包括慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、信號(hào)接收機(jī)等。截止到目前，很多無(wú)人機(jī)上均會(huì)安裝自動(dòng)駕駛控制儀器，在起飛之后，可以對(duì)影像進(jìn)行自動(dòng)獲取，并不需要人工進(jìn)行控制和操作。

2 無(wú)人機(jī)航測(cè)在大比例尺地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用

（1）地面站控制系統(tǒng)。在地面控制系統(tǒng)構(gòu)建上，主要內(nèi)容包括數(shù)傳電臺(tái)、地面站軟件以及計(jì)算機(jī)三方面。站在實(shí)際工作角度來(lái)說(shuō)，控制系統(tǒng)在飛行數(shù)據(jù)和定位信息獲取上，主要是借助于控制軟件的實(shí)時(shí)顯示，在獲得飛行數(shù)據(jù)和坐標(biāo)內(nèi)容同時(shí)，還能通過(guò)計(jì)算機(jī)地面軟件系統(tǒng)，統(tǒng)計(jì)出飛機(jī)飛行的實(shí)時(shí)參數(shù)和航線，對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行進(jìn)行遙控指揮。通過(guò)上述操作，整個(gè)無(wú)人機(jī)的自動(dòng)駕駛能力也會(huì)得到進(jìn)一步強(qiáng)化，工作人員可以在其系統(tǒng)之中事先輸入好飛行軌跡，確保其航線飛行任務(wù)的自動(dòng)執(zhí)行，只有這樣，才能讓航跡任務(wù)得到有效更改。

（2）航線及像控點(diǎn)布設(shè)。整個(gè)航線和像控點(diǎn)布設(shè)，主要以區(qū)域網(wǎng)法布置為主，總的來(lái)說(shuō)，平地的第一條航線和最后一條航線布點(diǎn)基數(shù)不得超過(guò)8，如果地區(qū)處于微丘陵地域，基線數(shù)不得超過(guò)12，重丘陵地區(qū)的基線數(shù)不得超過(guò)16。

另外，在整個(gè)布點(diǎn)布置過(guò)程中，應(yīng)遵循各航線的布點(diǎn)規(guī)律，尤其是在出現(xiàn)不規(guī)則網(wǎng)端點(diǎn)后，四角處的偶點(diǎn)應(yīng)具備雙點(diǎn)特點(diǎn)。如果遇到像控點(diǎn)目標(biāo)不容易選擇，其中小部分可以改為高程點(diǎn)，并通過(guò)分段擬合方式對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)。另外，在像控點(diǎn)選擇過(guò)程中，除了確保影像清晰之外，還要將物體的交點(diǎn)和頂點(diǎn)展示出來(lái)。區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)方案很多，最為常見(jiàn)的便是九點(diǎn)法，在很多不規(guī)則區(qū)域之中，如果相隔20條基線，可以在其中間位置處布置一個(gè)平高點(diǎn)，從而為后續(xù)工作開(kāi)展提供良好條件[2]。

（3）空中三角測(cè)量。如果以傳統(tǒng)作業(yè)方法開(kāi)展三角形測(cè)量工作，會(huì)消耗大量的工作時(shí)間，而且還需要大量人工對(duì)其進(jìn)行輔助操作，工作量提升幅度較為明顯。之所以會(huì)出現(xiàn)上述情況，主要是由于工作中需要進(jìn)行加密點(diǎn)轉(zhuǎn)測(cè)、連接點(diǎn)選取等內(nèi)容。隨著航測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，空中三角測(cè)量技術(shù)也得到了更好的完善，逐漸由發(fā)展走向成熟。尤其是在自動(dòng)空中三角測(cè)量作業(yè)上，除了控制點(diǎn)轉(zhuǎn)刺操作需要人工進(jìn)行，其他內(nèi)容均可以在計(jì)算機(jī)上操作，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)過(guò)程的有效簡(jiǎn)化。截止到目前，空中三角測(cè)量在實(shí)際工作過(guò)程中顯得十分智能，不但可以做好同名點(diǎn)和連接點(diǎn)的選取工作，還能將一些粗差的功能剔除出去。換句話說(shuō)，在計(jì)算機(jī)的作用下，系統(tǒng)可以將超限的點(diǎn)位自動(dòng)剔除，做到既迅速又準(zhǔn)確。對(duì)于保留下的加密點(diǎn)，工作人員可以根據(jù)實(shí)際測(cè)區(qū)需求，對(duì)其點(diǎn)密度進(jìn)行選擇，所選擇的點(diǎn)位不但可以實(shí)現(xiàn)立體像的有效對(duì)接，還能進(jìn)一步提升加密點(diǎn)質(zhì)量，最終將空三加密環(huán)節(jié)作用全面發(fā)揮出來(lái)。新型空三加密優(yōu)勢(shì)如下：首先，自身自動(dòng)化程度更高，作業(yè)速度快，可以將內(nèi)業(yè)工作量大大降低；其次，提升對(duì)各種復(fù)雜地形的適應(yīng)能力；最后，自身加密精度較高。

（4）POS技術(shù)輔助空三加密。由于全球定位技術(shù)的發(fā)展，讓航測(cè)技術(shù)變得更加完善，在控三作業(yè)上，進(jìn)一步降低了人工作業(yè)量，降低對(duì)地面控制點(diǎn)的依賴(lài)性。其中，POS技術(shù)主要是對(duì)GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)進(jìn)行合理利用，從而對(duì)三維坐標(biāo)進(jìn)行獲取，之后利用IMU將曝光瞬間飛機(jī)的三個(gè)姿態(tài)角展示出來(lái)，這樣一來(lái)，外方位元素值便會(huì)展示出來(lái)，讓外業(yè)控制點(diǎn)的作用越來(lái)越小。通過(guò)POS技術(shù)的輔助，人工作業(yè)步驟和時(shí)間進(jìn)一步下降，同時(shí)還能與實(shí)際規(guī)范精度要求相符，不但可以將內(nèi)業(yè)作業(yè)效率提升，還會(huì)使得航測(cè)作用成圖周期時(shí)間變得更短。該項(xiàng)技術(shù)的主要原理就是通過(guò)GPS技術(shù)和IMU技術(shù)，成功獲取外方位元素，實(shí)現(xiàn)其理論層面的相互對(duì)等[3]。

3 總結(jié)

無(wú)人機(jī)航測(cè)在大比例尺地形圖測(cè)繪工作中發(fā)揮出了重要作用，逐漸成為工程測(cè)量過(guò)程中的重要輔助手段。隨著電子科技的不斷發(fā)展，無(wú)人機(jī)逐漸在各個(gè)行業(yè)中得到與應(yīng)用，與之相關(guān)的攝影測(cè)繪技術(shù)也會(huì)得到進(jìn)一步完善。除此之外，通過(guò)無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)應(yīng)用，人工工作量大幅下降，確保其工作效果。