無人機測繪數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用思考

胡欣 趙璐嘉 江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六五大隊

一、無人機測繪的優(yōu)勢

無人機（UAV）搭載測繪設(shè)備完成包括攝影、定點、掃描等任務(wù)，在民用應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)取得了較好的效果，且在2018 年被HSC 定義成“會飛的照相機”，目前受到全世界的重視和推廣。相較于其他類型的測繪技術(shù)，無人機測繪具有明顯的優(yōu)勢：①環(huán)境適應(yīng)能力強。無人機對于人力要求較低，在搭載優(yōu)良續(xù)航功能和精準控制或智能控制功能后，無人機能夠?qū)Χ喾N復(fù)雜的環(huán)境進行克服，如高地、陡坡、荒地等人力難以到達的區(qū)域，并且不容易受到環(huán)境中的霧、光線等的限制，幾近于實地獲取最真實的測繪數(shù)據(jù)。②經(jīng)濟效益大。無人機可以廣泛用于各種測繪工作，在不同行業(yè)和工作要求下均能很好的完成任務(wù)，并且在測繪時無人機根據(jù)機型可以完成800km 以上半徑的遠距離任務(wù)，有效節(jié)約了人力、設(shè)備等測繪投入，且根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)顯示，無人機除了操作失誤之外極少出現(xiàn)故障，因此設(shè)備損耗率極低。③技術(shù)可靠性高。無人機可與三維、GPS、GIS、RTK、遙感、激光等多種技術(shù)進行適配，利用高、低空測繪獲取精準的數(shù)據(jù)信息，為繪制地圖提供有力幫助，同時操作靈敏，可以靈活應(yīng)對測繪中的各種情況，通過虛擬數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)回傳數(shù)據(jù)，在專業(yè)系統(tǒng)的支持下快速完成測繪成圖。

二、無人機測繪數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)

（一）空中三角測量

空中三角測量技術(shù)是無人機測繪的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理技術(shù)之一，該技術(shù)將航拍的圖片和目標點位進行處理，并且利用空間幾何原理以相片為基礎(chǔ)，對相片之外的其他信息進行計算和表示，但是鑒于無人機測繪時設(shè)備自身的穩(wěn)定問題較多，所以在處理時具有一定的難度。其中較為常用的是以GPS/IMU輔助測量，需要準備原始的影像數(shù)據(jù)、POS數(shù)據(jù)、目標控制點位和相機參數(shù)等，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)程序和方程及人工干預(yù)完成空三解算。實施初步的空三加密，在加密結(jié)束之后獲得必要的外方位元素，而后把這些數(shù)據(jù)當(dāng)成關(guān)鍵性POS 數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以使用在空中三角測量流程中，而后再實施像點匹配流程，通過這種方式能夠獲得較強的匹配精度，顯著提升整體實效性。在量測結(jié)束之后要進行最終的平差解算，首先要放大物方標準方差權(quán)，在此基礎(chǔ)上消除粗差，接著逐漸提高物方權(quán)重，保證粗差被全部探測出來，最后再給合適的權(quán)值進行平差。

（二）DOM 與DEM

DOM 技術(shù)是無人機測繪的精要攝像技術(shù)，先將無人機采集的照片進行預(yù)處理，并根據(jù)使用需求和照片隱含的信息確定基本范圍，對圖片進行深度加工和裁剪，將成型的圖片制作成為具備精細內(nèi)容的DOM 照片集合。并且該技術(shù)集中使用了包括光影處理、影像對比與補償、錯誤糾正、重疊修剪、光色補償、紋理增強等基本技術(shù)，將圖像的細節(jié)處理得更加真實，有助于后期深度分析和使用。DEM 則是無人機測繪中的可靠數(shù)字高程模型，在獲取具有局限性的高程數(shù)據(jù)之后，經(jīng)過處理獲得初步的綜合建模。但該技術(shù)對于初步信息的要求較高，尤其是地面建筑或其他阻擋物可能會對數(shù)據(jù)精度產(chǎn)生較大的影響，因此需要依靠專業(yè)人員結(jié)合相關(guān)的程序?qū)綔y數(shù)據(jù)進行編輯和補償修正，如剝離建筑物的高程數(shù)據(jù)、對比歷史數(shù)據(jù)進行高程刪減等，以提高最終建模數(shù)據(jù)的精準度。

三、無人機測繪相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用

（一）應(yīng)用方向

目前無人機在監(jiān)控、測量、廣告、公安、科研等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，對于無人機測繪而言，重要應(yīng)用有如下形式：①地理測繪。包括一般的地理特征采集和分析構(gòu)圖，也包含了在工程建設(shè)中的測繪工作，通過無人機采集相應(yīng)的地理數(shù)據(jù)，由CAD、三維成像等技術(shù)為支撐，全方位繪制出目標區(qū)域的圖像樣本，尤其是在大范圍和高精度的測繪要求下，無人機往往能夠通過動態(tài)監(jiān)測、高分辨率、精準定位巡航等優(yōu)勢，建立高真度的一手數(shù)據(jù)，再由系統(tǒng)分析整理和綜合，獲得地理數(shù)據(jù)資源，作為建設(shè)規(guī)劃和地理研究的可靠資料。②環(huán)境保護。無人機測繪簡便、快速的特點，使之具備了應(yīng)對不確定環(huán)境問題的能力，如植被變化、水體污染、固體污染、海岸情況、濕地面積、溢油污染等，通過無人機精準監(jiān)測和攝像、定位等數(shù)據(jù)反饋，可以幫助相關(guān)部門快速獲取污染等級、污染類型、擴散速度等情況，利用高空測繪數(shù)據(jù)為比對，也可以確定采取的控制措施所達到的效果。③災(zāi)情偵查。利用無人機快速執(zhí)行與返回的能力，在災(zāi)情處理時可以爭取搶救時間，通過高空測繪獲取目標區(qū)域的具體情況，如地震、滑坡、泥石流、森林火災(zāi)等大范圍的災(zāi)害中，無人機能夠準確發(fā)現(xiàn)災(zāi)害的范圍、安全地點、救援行進路線等，并且其較強的機動性還能保障及時地提供動態(tài)災(zāi)情變化情況，為救援應(yīng)急工作提供準確的情報。

（二）應(yīng)用保障

無人機測繪相關(guān)技術(shù)必然會被社會各行各業(yè)廣泛使用，在推廣應(yīng)用的過程中需要保證應(yīng)用的可靠性，因此需要做好兩方面的工作：①建立起應(yīng)用實踐記錄方案，對無人機測繪實踐的細節(jié)進行記錄，包括所取得的效果、出現(xiàn)的問題、應(yīng)用缺陷等，通過長時間的大量數(shù)據(jù)比對，總結(jié)出應(yīng)用經(jīng)驗和改良依據(jù)。②加強無人機測繪與智能科技的銜接，如利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)實現(xiàn)智能導(dǎo)航和自動巡航；依靠云存儲和云計算、云傳輸?shù)燃夹g(shù)，使無人機測繪成為高效的數(shù)據(jù)自動處理技術(shù)；通過多元化的智能訓(xùn)練，使無人機測繪系統(tǒng)具備自主判斷和決策的基本能力等。

四、總結(jié)

數(shù)據(jù)處理是測繪的關(guān)鍵，采集數(shù)據(jù)的整理、篩選、分類和再生成一系列處理流程后獲得目標文件，但是無人機搭載測繪設(shè)備開展工作，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)龐大且繁雜，如何進行深度精撿和修補，需要依靠專門的技術(shù)對數(shù)據(jù)進行綜合處理，鑒于無人機測繪的優(yōu)勢，推廣相關(guān)應(yīng)用也成為推動各行業(yè)測繪工作數(shù)字化和信息化發(fā)展的必要舉措。