地形測(cè)量中無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)分析

丁旭強(qiáng)

摘要：隨著我國(guó)科技的發(fā)展，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)主要是通過(guò)低空輕小型無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)來(lái)完成地形拍攝測(cè)量工作，具有高分辨率、靈活以及不受天氣影響等優(yōu)點(diǎn)，并且操作簡(jiǎn)單，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。此外，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在地形測(cè)量中應(yīng)用的過(guò)程中，不但降低了人工計(jì)算難度，而且能夠大大提高計(jì)算精準(zhǔn)度與工作效率，為我國(guó)地形測(cè)量數(shù)據(jù)提供真實(shí)、科學(xué)依據(jù)。基于此，本文對(duì)工程測(cè)量中的無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：工程測(cè)量；無(wú)人機(jī)航空攝影；測(cè)量技術(shù)

無(wú)人機(jī)航空攝影在工程測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用愈加廣泛，無(wú)人機(jī)可以由測(cè)量技術(shù)人員自由操控在測(cè)量靈活性與全面性方面發(fā)揮著重要作用。無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)與載人飛機(jī)航測(cè)技術(shù)相比具有較大的優(yōu)勢(shì)，比如具有較高的靈活性、成本低以及精細(xì)準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確的獲得影像。此外，在進(jìn)行地形測(cè)量的過(guò)程中，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用與土地位置的精確性與準(zhǔn)確性有較大關(guān)系，并進(jìn)行數(shù)字影像圖的制作，以滿足調(diào)查地圖要求，可有效降低地形測(cè)量中的工作量，以此全面提升測(cè)量質(zhì)量。

1、無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)工作原理

無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)是利用無(wú)人機(jī)設(shè)備與攝影設(shè)備以及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、遙感設(shè)備技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的測(cè)量。無(wú)人機(jī)航空攝影設(shè)備是在測(cè)量區(qū)域飛行測(cè)量的，所有飛行測(cè)量操作均由設(shè)備操控人員來(lái)實(shí)現(xiàn)。無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)包含了高空拍攝、視頻影像微波傳輸以及計(jì)算機(jī)影像信息處理等新型技術(shù)，主要是建立在無(wú)人駕駛飛機(jī)為平臺(tái)的基礎(chǔ)上，通過(guò)機(jī)載遙感設(shè)備獲得較高分辨率數(shù)字影像，比如輕型光學(xué)相機(jī)、高分辨率CCD 數(shù)碼相機(jī)以及激光掃描儀等，同時(shí)再根據(jù)業(yè)內(nèi)數(shù)字測(cè)圖軟件進(jìn)行影像的有效的處理，再根據(jù)實(shí)際需求制作成不同比例的地形圖。此外，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的運(yùn)用主要是以無(wú)人機(jī)作為飛行平臺(tái)，并通過(guò)專業(yè)數(shù)字航測(cè)設(shè)備對(duì)目標(biāo)地形進(jìn)行有效的拍攝，并在此基礎(chǔ)上實(shí)施有效的記錄，以獲得較高精度與分辨率的航空影像，再根據(jù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)影像進(jìn)行后期加工，以此制作出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)比例尺的地圖產(chǎn)品，比如1：1 000、1：2 000、1：5 000 等各種比例尺的地圖產(chǎn)品。

2、地形測(cè)量中無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用

地形測(cè)量當(dāng)中無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)運(yùn)用全面提升了測(cè)量施工的效率、質(zhì)量和安全，為了有效的發(fā)揮無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)與作用發(fā)揮，需要對(duì)其技術(shù)具體運(yùn)用過(guò)程進(jìn)行全面掌控，促進(jìn)技術(shù)有效性提升。下面對(duì)地形測(cè)量中無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行分析。

2.1地形測(cè)量區(qū)域的科學(xué)設(shè)計(jì)

在無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量施工開始之前，要對(duì)地形測(cè)量區(qū)域進(jìn)行明確，根據(jù)工程建設(shè)的需求，對(duì)測(cè)量區(qū)域進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)。對(duì)于地形測(cè)量區(qū)域設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常精細(xì)的工作，這對(duì)無(wú)人機(jī)航空飛行的方案設(shè)計(jì)有重要的影響作用。首先，對(duì)工程建設(shè)要求與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，然后對(duì)工程量進(jìn)行計(jì)算明確，保證地形測(cè)量區(qū)域規(guī)劃效果能夠滿足工程建設(shè)的需求。測(cè)量區(qū)域空間是無(wú)人機(jī)航空飛行的區(qū)域，要對(duì)拍攝區(qū)域內(nèi)的所有內(nèi)容進(jìn)行分析整合，保證無(wú)人機(jī)飛行裝備能夠順利的飛行，并能夠?qū)π枰獪y(cè)量?jī)?nèi)容進(jìn)行準(zhǔn)確、全面的拍攝?；诖?，在地形測(cè)量區(qū)域設(shè)計(jì)當(dāng)中要從整體與細(xì)節(jié)兩個(gè)角度綜合分析，還要在規(guī)劃區(qū)域內(nèi)進(jìn)行形狀劃分，將測(cè)量區(qū)域分成正方形、長(zhǎng)方形等小結(jié)構(gòu)，為無(wú)人機(jī)航空飛行提供便利。

2.2無(wú)人機(jī)航空飛行線路的科學(xué)設(shè)計(jì)

在地形測(cè)量期間通常會(huì)采用多臺(tái)無(wú)人機(jī)設(shè)備來(lái)同步進(jìn)行航空飛行拍攝，那么在所有無(wú)人機(jī)飛行拍攝期間就需要滿足兩個(gè)條件，一是要保證拍攝畫面的完整性與準(zhǔn)確性，二是要保證各個(gè)無(wú)人機(jī)飛行不會(huì)相互干擾和碰撞，尤其是航空飛行期間會(huì)有交叉運(yùn)行的情況，因而要提前對(duì)無(wú)人機(jī)航空飛行線路進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)。首先，無(wú)人機(jī)航空飛行具有時(shí)間限制，無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)飛行，要根據(jù)無(wú)人機(jī)設(shè)備飛行時(shí)長(zhǎng)特點(diǎn)，來(lái)對(duì)飛行線路進(jìn)行合理規(guī)劃。其次，采用多架無(wú)人機(jī)飛行的過(guò)程中，需要對(duì)線路交叉的內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)控制，保證航空飛行拍攝的高效性與合理性。通常多臺(tái)無(wú)人機(jī)設(shè)備是采用交叉運(yùn)行的，一方面利用多臺(tái)設(shè)備延長(zhǎng)拍攝時(shí)長(zhǎng)，另一方面保證航空拍攝的完整性。

2.3測(cè)量區(qū)域控制網(wǎng)的科學(xué)設(shè)置

建立測(cè)量區(qū)域控制網(wǎng)，即在測(cè)量區(qū)域內(nèi)采用一定的控制測(cè)量布點(diǎn)方案建立空中三角測(cè)量平差網(wǎng)。在該控制網(wǎng)中，需要利用已知控制點(diǎn)，在測(cè)區(qū)內(nèi)實(shí)地測(cè)定用于空中三角測(cè)量網(wǎng)的加密或直接用于測(cè)圖定向的像片控制點(diǎn)平面位置和高程，以便后期在室內(nèi)進(jìn)行控制點(diǎn)加密。計(jì)算測(cè)圖所需的大量控制點(diǎn)和像片外方位元素可以為4D產(chǎn)品生產(chǎn)提供定向控制點(diǎn)和像片定向參數(shù)，為測(cè)圖提供統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)，以及在模型中進(jìn)行地面點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算。針對(duì)測(cè)量區(qū)域控制網(wǎng)的設(shè)置，需從整體角度出發(fā)，使控制網(wǎng)能夠準(zhǔn)確的把握住無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量的所有環(huán)節(jié)，全面強(qiáng)化測(cè)量區(qū)域測(cè)量質(zhì)量與效率，避免測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，影響測(cè)量效果。

2.4無(wú)人機(jī)測(cè)繪的數(shù)字化測(cè)圖以及繪圖技術(shù)

數(shù)字化測(cè)圖主要通過(guò)采集立體數(shù)據(jù)以及對(duì)數(shù)字編碼進(jìn)行編輯等來(lái)完成數(shù)據(jù)測(cè)量工作。另外，在對(duì)數(shù)字地形圖進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)，目前主要通過(guò)CAD系統(tǒng)來(lái)完成編制大比例尺地形圖的任務(wù)。同時(shí)，利用相關(guān)編輯軟件可以對(duì)線形圖像信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化，并構(gòu)建數(shù)字化模型，從而為圖像數(shù)據(jù)的分析提供更加準(zhǔn)確的參考依據(jù)。數(shù)字化圖像通過(guò)系統(tǒng)的自動(dòng)化操作以及人工作業(yè)方式來(lái)完成定向作業(yè)。影像數(shù)據(jù)在被導(dǎo)入程序中后，系統(tǒng)將通過(guò)自動(dòng)配置來(lái)獲得DSM數(shù)據(jù)，再通過(guò)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的濾波調(diào)整來(lái)獲取DEM地形圖像。然后測(cè)圖系統(tǒng)就以此為基礎(chǔ)制作正射影像，優(yōu)化調(diào)制數(shù)字航攝的測(cè)量模塊。調(diào)制時(shí)，主要是以單獨(dú)像對(duì)范圍為基礎(chǔ)，圍繞像主點(diǎn)來(lái)對(duì)整體相片進(jìn)行調(diào)制糾正，從而獲得正射影像。

2.5地形測(cè)量區(qū)域場(chǎng)外控制點(diǎn)的設(shè)置與運(yùn)行

在無(wú)人機(jī)的航空攝影過(guò)程中，還要對(duì)測(cè)量技術(shù)給以足夠的關(guān)注，保證拍攝結(jié)果的準(zhǔn)確性。要盡可能地使拍攝結(jié)果準(zhǔn)確，需要作業(yè)人員在這一過(guò)程中，合理設(shè)置像控點(diǎn)。進(jìn)行控制點(diǎn)的設(shè)置時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)規(guī)程及現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)狀況，最大限度地保證測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)性。在進(jìn)行立體建模時(shí)，要求工作人員參考外控點(diǎn)的情況，對(duì)其布置的合理性進(jìn)行分析。

3、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)能夠有效在地形測(cè)量過(guò)程中進(jìn)行底圖制作，與實(shí)地調(diào)查相比具有較高的使用價(jià)值，不但拍攝圖像清晰度較高，便于工作人員分類與判斷，而且還能夠在底圖中標(biāo)注權(quán)屬，有效節(jié)省人工繪制時(shí)間，以此提升工作人員工作效率。另外，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)能夠有效降低野外測(cè)繪工作量，并且達(dá)到了測(cè)圖要求，與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比有較大的優(yōu)勢(shì)，為提高測(cè)量工作質(zhì)量的提高奠定良好的基礎(chǔ)，以此提升我國(guó)經(jīng)濟(jì)的全面可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]史正軍，劉明.無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用[J].科技資訊，2018，16（34）：106+108.

[2]張寧寧，丁旭東，趙鵬.無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在河道地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用[J].江蘇水利，2018（12）：31-34.

（作者單位：蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院）