無人機測量技術(shù)在地形測量方面運用分析

姜華

摘要：本文分析了某項目地形測量測繪過程中無人機測量技術(shù)的運用，經(jīng)實踐得出該項目地形無人機測量測繪順利完成，成果質(zhì)量符合規(guī)范要求，所用技術(shù)方法可行，值得類似項目參考借鑒。

關(guān)鍵詞：無人機;測量技術(shù);地形測量

中圖分類號：P231 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）05-0111-02

0引言

無人機的出現(xiàn)和應(yīng)用為地形測量測繪提供了新的技術(shù)解決途徑，而且隨著無人機技術(shù)陜速發(fā)展，已經(jīng)能夠勝任大規(guī)模測量任務(wù)，為測量人員帶來了很大的便利。而為了保證無人機測量成果的質(zhì)量和準(zhǔn)確性，實際情況中仍然有很多工作需要引起重視。

1項目基本情況

為適應(yīng)城市規(guī)劃建設(shè)要求，使城市的基礎(chǔ)地形圖實現(xiàn)全覆蓋，完善數(shù)據(jù)庫，為規(guī)劃實施提供良好保障，開展新一年度的地形圖更新，總測量面積為121.4km²?，F(xiàn)以其中一個作業(yè)區(qū)為例，對其無人機航測做如下分析，航測面積為3km²。

2無人機平臺

無人機地形測量前，應(yīng)根據(jù)項目實際情況選擇適宜的無人機平臺該，該項目使用的無人機型號為TrimbleUXSHP，集成有接收機與全畫幅相機，可對影響數(shù)據(jù)進行采集。另外，在后處理技術(shù)支持下，還能在現(xiàn)有的系統(tǒng)當(dāng)中創(chuàng)建準(zhǔn)確性很高的圖像，減少對控制點的設(shè)置，得到精度符合要求的成果數(shù)據(jù)。

3作業(yè)前準(zhǔn)備

在作業(yè)正式開始前應(yīng)認(rèn)真做好幾點準(zhǔn)備工作：（1）對測區(qū)范圍內(nèi)的基礎(chǔ)資料進行收集，包括當(dāng)前控制成果、地形圖和衛(wèi)星影像資料等，確定測區(qū)所在地理位置及其它實際情況。（2）對無人機搭載的相機進行檢校，得到內(nèi)方位元素及各項畸變參數(shù)。（3）對飛行平臺的所有設(shè)備實施常規(guī)檢查和檢校，保證各個設(shè)備的技術(shù)參數(shù)滿足相關(guān)規(guī)范提出的要求。（4）通過現(xiàn)場踏勘確定適宜的無人機起降場地。

4航攝作業(yè)

4.1航線設(shè)計

航線設(shè)計需采用專門的軟件進行，為達(dá)到測圖精度方面的要求，并保證飛行效率，本次將航向和旁向重疊度均確定為80%，將地面的分辨率確定為5cm，將航高確定為375m。

4.2控制點的布設(shè)和測量

在本次航測中，在地面上進行基準(zhǔn)站的架設(shè)，借助PPK技術(shù)保證定位解算結(jié)果的準(zhǔn)確度。實際控制點的布設(shè)應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范提出的要求，在整個測區(qū)范圍內(nèi)對地面控制點進行均勻布設(shè)，然后借助GZCOR5;對各控制點的坐標(biāo)進行測量，本次共布設(shè)和測定40個地面控制點。

4.3影像獲取

4.3.1起飛前檢查

為保證航攝的安全性，為無人機通電之后應(yīng)對其進行嚴(yán)格檢查，檢查內(nèi)容包括：（1）gBOX實際狀態(tài)、線纜連接狀態(tài)、天線視野和鎖定衛(wèi)星。（2）對相機的SD、設(shè)置、快門速度等進行檢查，并對相機進行必要的清潔。（3）對跟蹤器進行檢查，確保其能夠正常打開，并對接收器能否正常接收信號進行檢查。（4）對無人機的升降翼進行檢查，確定內(nèi)外弦的水平情況和反應(yīng)情況。（5）對發(fā)射架進行檢查，確定裝配與安全銷的插入等是否滿足要求，并檢查確定彈力繩的力度能否滿足要求。（6）對空速反應(yīng)進行檢查，確認(rèn)空速反應(yīng)是否正常。（7）對飛機的定位睛況進行檢查，將無人機裝配至發(fā)射架，檢查無人機的位置是否正確。

在上述檢查工作均已完成且確認(rèn)合格后，方可將安全銷拔出，開啟系統(tǒng)，待系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)達(dá)到正常后，發(fā)射無人機開始航測。

4.3.2航飛

在無人機起飛之后，根據(jù)規(guī)劃好的路線采集地面的影像數(shù)據(jù)，由地面站對無人機實際工作狀態(tài)實施動態(tài)監(jiān)控，相應(yīng)的技術(shù)人員需要時刻確定無人機實際狀態(tài)及各項指標(biāo)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時，應(yīng)立即做出正確的判斷與處理，若正常，則可按照預(yù)定好的路線飛行，采集完數(shù)據(jù)后，在指定地點降落。本次共航飛了9個架次，獲取2600張影像圖。

4.3.3數(shù)據(jù)整理和檢查

在現(xiàn)場對航飛得到的數(shù)據(jù)進行整理，檢查確定照片的數(shù)量和飛行軌跡參數(shù)是否完全一致，有無漏拍;并對照片的質(zhì)量進行檢查，確定是否存在模糊的情況;在現(xiàn)場對航飛后取得成果進行全面且陜速的檢查，對航向與旁向重疊度進行計算，最終生成相應(yīng)的報表。如果檢查后發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量問題存在，則應(yīng)組織進行重新飛行，而如果沒有質(zhì)量問題，則可完成這一次航攝。

5數(shù)據(jù)處理和DOM的制作

5.1空三加密

首先進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，待預(yù)處理完成且合格后，利用相應(yīng)的軟件實施空三加密。在空三加密時，需在立體像對對應(yīng)的點位上進行控制點的選擇，然后通過對點位的適當(dāng)調(diào)整和平差優(yōu)化在所有控制點位中更確定一定數(shù)量的點將其作為主要控制點，而其它的則作為檢查點使用。另外，為提高模型之間的連接強度，防止某個點的誤差較大導(dǎo)致全局問題發(fā)生，還需在立體的像片中額外增加若干連接點，并使這些連接點都參與到實際的空三平差當(dāng)中。通過多次的點位調(diào)整及優(yōu)化，達(dá)到要求的定向精度，即平面7mm、高程6mm。

5.2 DOM的制作

以空三加密成果為依據(jù)，借助DEM數(shù)據(jù)開始影像重采樣，并兼顧數(shù)字微分糾正，以此得到DOM。因無人機實際飛行高度相對較低，高層地物同名點的視差很大，根據(jù)相機成像基本原理，邊緣投影容易纏身誤差，導(dǎo)致接縫與建筑的邊緣出現(xiàn)扭曲，對此，應(yīng)對鑲嵌線采用人工來編輯，在選擇和修改鑲嵌線的過程中應(yīng)盡可能避免從大型建筑中穿過，優(yōu)先考慮紋理比較單調(diào)的位置，并遠(yuǎn)離影像邊緣，沿道路和地面上的實體進行選擇。另外，在不同角度和位置進行拍攝得到的照片可能存在一定程度的色差與亮度差，對此要做好勻光勻色，對鑲嵌線的周邊進行羽化處理，確保鑲嵌達(dá)到自然，影像的色差和亮度都保持一致。

5.3立體采編

DLG的制作利用EPs和Map Matrix平臺進行定制和對接，由EPS實施二次開發(fā)，確保立體測圖和圖屬合一能夠同時實現(xiàn)，相較于國內(nèi)現(xiàn)階段大部分生產(chǎn)流程，這一方法更加先進和高效，其具體的步驟為：（1）做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，把所有必要文件都放到相同的文件夾當(dāng)中，并使文件的前綴名稱完全一致。（2）然后進行工程新建，在EPs平臺中利用航測采編功能模塊對該項目的工程文件進行創(chuàng)建。（3）完成工程文件的創(chuàng)建后，選定立體測圖功能菜單，對立體像對進行加載，實現(xiàn)對立體模型的恢復(fù)。（4）與輸入設(shè)備連接后，設(shè)置相應(yīng)的工作區(qū)，開始對數(shù)據(jù)進行連續(xù)采集。（5）根據(jù)立體模型可以實現(xiàn)全要素采集，然后按照內(nèi)業(yè)定位和外業(yè)定性基本原則開始數(shù)字化跟蹤與調(diào)繪修編，本次共編制了216幅可以達(dá)到規(guī)范要求的DLG成果。

6結(jié)語

截止目前，該項目的測量工作已經(jīng)全部完成，不僅測量的過程十分順利，而且測量成果可以達(dá)到預(yù)期要求，說明以上技術(shù)合理可行，可滿足地形測量測繪基本要求，能為類似的項目實施提供技術(shù)參考，不斷提高地形測量測繪技術(shù)水平。