無人機航測技術(shù)的區(qū)域地形測量研究

郭敬

摘要：無人機航測技術(shù)是一種新型的航空影像測量技術(shù)，是對傳統(tǒng)航測技術(shù)的一種有效補充，其特點在于作業(yè)的過程中成本不高，而且速度較快、靈活機動。在一些飛行困難或者小區(qū)域當(dāng)中進行高分辨率影像獲得的過程中優(yōu)勢非常明顯，伴隨當(dāng)前無人機技術(shù)發(fā)展速度進一步加快，通過無人機機載數(shù)碼相機進行拍攝測量。有機的結(jié)合數(shù)碼相機成像技術(shù)以及無人機技術(shù)這樣，可以在數(shù)字化地形測量的過程中開拓出一個新的方向，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

Abstract： UAV aerial survey technology is a new type of aerial image measurement technology. It is an effective supplement to traditional aerial survey technology. It is characterized by low cost in the process of operation， and its speed is fast and flexible. In the process of obtaining high-resolution images in some difficult or small areas， the advantage is very obvious. With the development of the current UAV technology， the speed is further accelerated， and the UAV airborne digital camera is used for shooting and measurement. The combination of digital camera imaging technology and drone technology can open up a new direction in the process of digital topographic measurement and has a very broad application prospect.

關(guān)鍵詞：無人機;地形測量;航測技術(shù);攝影測量;圖像清晰度;應(yīng)用

Key words： drone;topographic survey;aerial survey technology;photogrammetry;image sharpness;application

中圖分類號：P228.4;V279+.2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）23-0222-02

1 ?無人機航測系統(tǒng)的概述

在美國無人機技術(shù)最早用于進行軍事用途，而當(dāng)前中國在研究無人機方面獲得了快速的發(fā)展，無人機航測系統(tǒng)主要是與先進的通信技術(shù)、無人機技術(shù)等相關(guān)技術(shù)相結(jié)合。在拍攝的過程中提取相關(guān)的信息，接著實時進行處理和分析，在進行實際運行操作的過程中需要以測量的環(huán)境以及地質(zhì)要求相結(jié)合，合理的調(diào)整軟件系統(tǒng)。通過無人機進行地形的測量，能夠讓測量過程中的準(zhǔn)確性大幅度提高，并且讓測量的時間大大縮短，提高測量過程中的工作效率，是一種較為先進的技術(shù)，然而當(dāng)前無人機航測技術(shù)依然出現(xiàn)了很多問題，比如說所拍攝的圖像不夠清晰等問題，這些問題都較為常見，所以在研究無人機航測技術(shù)的過程中，還需要進一步的分析地形地勢以及相關(guān)的測量要求，根據(jù)這些要求和技術(shù)細節(jié)合理的選擇測量儀器設(shè)備，通過相關(guān)的措施不斷的對測量的過程進行完善，對相關(guān)經(jīng)驗進行總結(jié)和分析，讓無人機航測技術(shù)水平提高。

2 ?無人機航空攝影測量的特點

2.1 周期短、靈活度高

無人機在使用的過程中，其一大特點在于在飛行器飛行的過程中，不需要人員在內(nèi)部進行操控，在控制的過程中主要是用無線的方式進行操控。在出現(xiàn)緊急任務(wù)的時候，可以隨時對任務(wù)進行執(zhí)行，廣泛的監(jiān)測相關(guān)區(qū)域并且形成準(zhǔn)確清晰的圖像數(shù)據(jù)。在此過程中單個無人機每周可以對1200平方公里的范圍進行檢測，與此同時無人機可以及時的總結(jié)處理檢測到的信息資源，并且將相關(guān)的信息項管理基地當(dāng)中進行傳送，讓工作人員的時間減少。與此同時和載人飛機相比無人機在起飛的過程中不會受到外界較大的影響，而且起飛時間短，在任務(wù)執(zhí)行的過程中，需要考慮的外界干擾因素較小，在產(chǎn)生突發(fā)事件的過程中也能夠高效的將任務(wù)完成。由于客觀條件的影響，只需要進行飛行注冊，讓項目周期縮短，與此同時在起降的過程中對場地的要求也相對較少，操作非常靈活，在天氣適宜的條件下，隨時可以待命起飛執(zhí)行任務(wù)。

2.2 分辨率高、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確

無人機可以搭載具有高分辨率的數(shù)字成像設(shè)備，通過低空飛行的方式采集相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)，采集到的圖像數(shù)據(jù)具有較高的分辨率，圖像分辨率通常條件下可以達到0.2米到0.5米，可以清晰的看到所測范圍內(nèi)的地形，在國內(nèi)外這種分辨率的圖像都具有非常大的優(yōu)勢，通過實驗分析發(fā)現(xiàn)無人機在測繪的過程中獲得的成果可以符合1：1000國家航空攝像測量的具體要求，與此同時無人機航測系統(tǒng)無論是小面積、低空間的地形還是大范圍、高空間的地形都可以進行有效的檢測，與此同時可以通過多架無人機共同進行監(jiān)測，這樣可以讓監(jiān)測過程中的效率提高。

2.3 飛行航線固定、成本低

無人機在飛行的過程中可以利用人工方式來進行數(shù)據(jù)的預(yù)測，在任務(wù)執(zhí)行的過程中具有較為準(zhǔn)確的角度、高度及飛行姿態(tài)。在地形測量方式的過程中優(yōu)勢非常明顯，尤其對于一些容易改變的環(huán)境而言，可以實時的獲得較好的監(jiān)測效果。與此同時，無人機在運行的過程中不需要投入大量人力、物力進行保養(yǎng)和管理，在運行管理的過程中操作較為簡單，而且運行成本較低，可以將無人機的作用充分發(fā)揮出來。與此同時，無人機在檢測的時候可以獲得相對較為準(zhǔn)確的圖像，通常條件下使用低空方式進行飛行，我國一般不對1000米以下的低空區(qū)域進行管制，這樣在操作的過程中可以減少項目的操作流程、節(jié)約成本。

3 ?無人機航測地形測量的方法

3.1 像控點布設(shè)與相機檢校

相片控制點指的主要是為了進行攝像測量而形成的控制點，在測圖的過程中依照實地進行布設(shè)，依照當(dāng)前的試驗結(jié)果通過區(qū)域網(wǎng)的方式進行布點，在航線方面形成兩條航線，平高點布設(shè)基線設(shè)置為12條。各個航線進行高程控制點的布設(shè)，在布設(shè)的過程中設(shè)置6條基線。

在進行測量的過程中一定要保證像控點各個目標(biāo)影像清晰，方便進行立體測量和判斷，在布設(shè)完像控點之后，需要通過相機全面的對其進行校驗，以便讓攝像的清晰度提高，保證相機在航測過程中的工作效率。

3.2 航空攝影

3.2.1 航線設(shè)計

需要對測區(qū)的地理環(huán)境進行分析，查找測試當(dāng)中的高層建筑、水面以及一些軍事設(shè)施，并且對測區(qū)當(dāng)中的大小形狀進行判斷，合理的進行航拍飛行規(guī)劃以及準(zhǔn)備工作，對風(fēng)向大小、云系高度以及光照強度等相關(guān)參數(shù)進行判斷，并且與相機的焦距分辨率的要求和相互的參數(shù)相結(jié)合，與此同時還需要依照飛行過程中的海拔等因素對飛行航線進行計算。

航線依照從東向西的順序進行直線飛行，在特定條件下可以依照地形的走向、河流或者南北走向進行飛行，在飛行的過程中一定要保證航線的穩(wěn)定。

3.2.2 航測

在航測規(guī)定的時間段內(nèi)選擇一些云霧相對較少、空氣相較好的時間段進航測，依照地形條件的區(qū)別合理的進行攝影時間的選擇。

3.3 高精度加密計算

無人機在進行航測的過程中可以對相關(guān)信息數(shù)據(jù)進行處理和收集，可以通過相關(guān)的軟件校正數(shù)碼照片，這種圖片在進行校正后，能夠讓坐標(biāo)殘差絕對值保持為零，在實際測量的過程中可以獲得非常好的效果，另外還需要形成完善的測量區(qū)域，以便更好地依照要求處理相關(guān)的信息數(shù)據(jù)。在內(nèi)定向的過程中可以通過邊框來進行自動處理，對限差進行確認保證達到要求，最后進行數(shù)據(jù)的輸出。在操作的過程中，可以通過相關(guān)算法利用自檢校的平差方式將大氣折光、地球曲率等一系列干擾因素消除，進而讓保證數(shù)據(jù)的正確性。

3.4 內(nèi)業(yè)測圖和外業(yè)測繪

在內(nèi)業(yè)測圖的過程中，需要關(guān)注的問題很多，在操作的過程中主要是依照像控點數(shù)據(jù)通過空中三角測量方式對測圖過程中產(chǎn)生的高程、平面坐標(biāo)及控制量進行準(zhǔn)確的分析和計算，如果在操作的過程中發(fā)現(xiàn)某些地方在測量的時候明顯與實際情況不吻合，還需要利用無人機航測技術(shù)進行補測。對于航測過程中出現(xiàn)的一些果園覆蓋區(qū)或者荒地，需要依照植被的高度完善數(shù)據(jù)，并且修正繪圖過程中出現(xiàn)的錯誤數(shù)據(jù)，只有這樣才能保證測圖的準(zhǔn)確性，尤其需要注意對一些電纜、電力線等獨立物體的處理。總而言之，在實際操作的過程中需要進行準(zhǔn)確測量，最后通過相關(guān)軟件對獲得的數(shù)據(jù)進行分析，形成完整的格式地圖。

在進行外業(yè)測繪的過程中，工作難度較大，往往需要在實際打印好的地圖上進行操作，并且在操作的過程中需要依照國家的相關(guān)要求和規(guī)定，積極調(diào)整測量的結(jié)果，只有如此才能確保測量過程中的準(zhǔn)確性。

4 ?結(jié)束語

總而言之，無人機航測技術(shù)具有使用成本低、測量精度高、操作簡單易學(xué)等諸多優(yōu)勢，在我國測量領(lǐng)域扮演著非常重要的角色，所以在以后無人機航測技術(shù)發(fā)展的過程中一定要加強研究，并且積極相關(guān)部門結(jié)合，獲得詳細的測量數(shù)據(jù)，為我國測量行業(yè)的快速發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

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