無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用

孟大鵬

（山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟(jì)南 250109）

隨著現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的不斷推進(jìn)和智慧城市建設(shè)步伐的加快，在精細(xì)化管理和規(guī)劃建設(shè)發(fā)展中，大比例尺地圖的使用意義愈發(fā)突出，此外伴隨低空無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展和完善，為后期各項(xiàng)工作的開(kāi)展提供精準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的同時(shí)，對(duì)從事相關(guān)工作的同行也提供了重要參考依據(jù)，成為了現(xiàn)階段推動(dòng)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略手段，而作為我國(guó)重要的基礎(chǔ)民生工程，工程規(guī)模和數(shù)量在持續(xù)增加的同時(shí)，將無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)實(shí)踐其中，是當(dāng)前推動(dòng)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略基礎(chǔ)[1]。

1 工程測(cè)繪中無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的實(shí)踐意義

在信息化產(chǎn)業(yè)時(shí)代背景下，與傳統(tǒng)航測(cè)遙感技術(shù)相比，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在打破傳統(tǒng)測(cè)量局限性的同時(shí)，還能從不同角度快速、高效地進(jìn)行數(shù)據(jù)收集工作，為土地資源實(shí)際使用情況的搜集奠定了良好基礎(chǔ)[2]。簡(jiǎn)單來(lái)講，所謂的“無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)”本質(zhì)上而言其實(shí)就是一種現(xiàn)代化測(cè)量技術(shù)手段，即通過(guò)將五個(gè)電子攝像傳感器設(shè)備安裝在航空飛行器中部，從而讓飛機(jī)在飛行過(guò)程中能多角度、多方向?qū)δ繕?biāo)區(qū)域進(jìn)行攝影來(lái)進(jìn)行相關(guān)圖像的采集，高真實(shí)性、高性價(jià)比以及高效率是傾斜攝影技術(shù)的顯著特點(diǎn)，在操控過(guò)程中為確保后期數(shù)據(jù)采集的精準(zhǔn)度，工作人員需記錄好飛行器航速、航高、坐標(biāo)等有關(guān)參數(shù)，最后對(duì)收集到的信息進(jìn)行分析和處理。

傾斜無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量是現(xiàn)階段土地資源測(cè)量中常用的監(jiān)測(cè)技術(shù)，與傳統(tǒng)測(cè)量手段相比，在一定程度上不僅確保了測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，與此同時(shí)也保證了后期工程建設(shè)的安全性、穩(wěn)定性和合理性，最終為預(yù)期建設(shè)作業(yè)目標(biāo)的達(dá)成奠定了良好基礎(chǔ)[3]。

經(jīng)大量調(diào)研數(shù)據(jù)分析可知，傾斜攝影是近年來(lái)建筑企業(yè)為改善當(dāng)前地質(zhì)勘查作業(yè)現(xiàn)狀而研發(fā)的一種現(xiàn)代化技術(shù)手段，將其應(yīng)用到水利工程測(cè)繪作業(yè)中，通過(guò)獲取同一地區(qū)多組重疊影像圖，由此為用戶提供最真實(shí)、最客觀且最全面實(shí)景圖像的同時(shí)，還能夠真實(shí)客觀地反映出實(shí)際地面信息，最主要的是滿足了快速成圖及經(jīng)濟(jì)性需求。就目前來(lái)看，在現(xiàn)階段無(wú)人機(jī)航空攝影技術(shù)廣泛應(yīng)用的新市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)常態(tài)下，數(shù)據(jù)處理的高效便捷性也是低空無(wú)人機(jī)航拍攝影技術(shù)的主要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

2 無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在工程測(cè)繪中的實(shí)踐應(yīng)用

2.1 準(zhǔn)備相關(guān)資料來(lái)處理數(shù)據(jù)

在水利工程測(cè)繪作業(yè)過(guò)程中，由于作業(yè)的復(fù)雜度，因此為確保傾斜無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量應(yīng)用效益的最大化發(fā)揮，基層產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)和相關(guān)部門在具體操作過(guò)程前，需搜集和整理工程項(xiàng)目涉及的各項(xiàng)數(shù)據(jù)資料，為后期各項(xiàng)作業(yè)的順利開(kāi)展奠定良好基礎(chǔ)。

在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，為確保數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性、科學(xué)性和有效性，相關(guān)部門工作人員再具體操作時(shí)，需做好如下工作，即一方面通過(guò)掃描各種不同類型的圖紙獲得矢量化數(shù)據(jù)，并根據(jù)具體情況完成相應(yīng)賦值；另一方面在轉(zhuǎn)化矢量數(shù)據(jù)時(shí)，工作人員需對(duì)矢量數(shù)據(jù)格式進(jìn)行統(tǒng)一化調(diào)整，由此在妥善處理投影變換和拓?fù)潢P(guān)系的基礎(chǔ)上，建立精準(zhǔn)地遙感模型，此外為確保數(shù)據(jù)獲取的精準(zhǔn)度，部門還需對(duì)航攝設(shè)備進(jìn)行全面系統(tǒng)化檢查[4]。

2.2 做好實(shí)景三維建模提高監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度

在當(dāng)前水利工程測(cè)繪作業(yè)過(guò)程中，由于某些不可控因素的影響，傾斜無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在應(yīng)用過(guò)程中其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)或多或少都將受到一定影響，而為有效解決上述問(wèn)題，基層產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)和相關(guān)部門需在結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，做好實(shí)景三維建模，以此在妥善處理監(jiān)測(cè)過(guò)程中各種問(wèn)題的同時(shí)。

具體而言就是工作人員需將通過(guò)無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)獲得的數(shù)據(jù)需要導(dǎo)入Context Capture三維建模軟件中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，利用轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)生成實(shí)景三維模型并實(shí)現(xiàn)正射影像。

2.3 數(shù)據(jù)采集

2.3.1 航飛情況

在進(jìn)行航飛過(guò)程中，為確保測(cè)量數(shù)據(jù)采集工作的科學(xué)性、合理性和規(guī)范性，工作人員需按照地形圖比例要求繪制精度要求，結(jié)合被測(cè)地區(qū)建筑物特點(diǎn)，科學(xué)合理地設(shè)置地面分辨率、航飛方向，以此在確保航飛過(guò)程中相關(guān)數(shù)據(jù)獲取的可靠性和全面性的同時(shí)，為后期數(shù)據(jù)處理工作的順利實(shí)施奠定良好基礎(chǔ)。

2.3.2 傾斜攝影數(shù)據(jù)情況

在進(jìn)行航飛拍攝過(guò)程中，工作人員需確保拍攝的影像圖片數(shù)據(jù)符合測(cè)區(qū)測(cè)量所需，沒(méi)有出現(xiàn)任何疏漏和缺失的情況；影像清晰度較高，且色調(diào)較為均勻；影像邊緣均勻。

2.4 影像數(shù)據(jù)成圖

實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)區(qū)域的三維建模、糾正畸變差等數(shù)據(jù)采集工作，將測(cè)得數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)處理軟件，生成工程文件，由工作人員進(jìn)行點(diǎn)線面的繪圖工作，在影像數(shù)據(jù)成圖過(guò)程中需要對(duì)不同傳感器采集到的數(shù)據(jù)賦予圖層屬性信息。

2.5 水利工程測(cè)繪中的具體應(yīng)用

在進(jìn)行水利工程測(cè)繪過(guò)程中，多視影像聯(lián)合平差和多視影像密集匹配是無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)手段，其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是否精準(zhǔn)化和準(zhǔn)確性不僅是相關(guān)部門了解土地資源使用現(xiàn)狀的重要依據(jù)，同時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度對(duì)于后期工程施工作業(yè)以及整體工程施工質(zhì)量和施工效益而言具有重要影響，故此為達(dá)到預(yù)期施工目標(biāo)，在應(yīng)用攝影監(jiān)測(cè)技術(shù)時(shí)相關(guān)工作人員還需做好如下工作，即：

其一，合理設(shè)置監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)。在攝影監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)上述分析可知監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置的科學(xué)性、合理性與否，在很大程度上對(duì)工程施工質(zhì)量和施工效率而言具有重要影響，為此在進(jìn)行檢測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置過(guò)程中，部門工作人員需在測(cè)量區(qū)域內(nèi)獲取多個(gè)清晰度較高的圖像信息點(diǎn)，將其中測(cè)量點(diǎn)、控制點(diǎn)為坐門體系，實(shí)現(xiàn)三維、三加密控制。通常來(lái)講，在基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置過(guò)程中，為便于工作人員進(jìn)行監(jiān)測(cè)和拍攝，監(jiān)測(cè)點(diǎn)通常設(shè)置成一條直線，與此同時(shí)為提高測(cè)量精度，基層產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)和相關(guān)部門工作人員需利用全站儀野外實(shí)測(cè)其點(diǎn)位坐標(biāo)及點(diǎn)位間距數(shù)據(jù)，并與內(nèi)業(yè)測(cè)圖成果比較，采用高精度檢測(cè)中誤差計(jì)算公式進(jìn)行精度統(tǒng)計(jì)；

其二，合理設(shè)置合理定位點(diǎn)。在進(jìn)行定位監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置過(guò)程中，為提高檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度，定位監(jiān)測(cè)點(diǎn)在設(shè)置時(shí)，除了保證監(jiān)測(cè)點(diǎn)在同一直線以及均勻分布外，也可以采用強(qiáng)制對(duì)中墩提高測(cè)量精度。除此之外，在進(jìn)行定位點(diǎn)監(jiān)測(cè)設(shè)置過(guò)程中，監(jiān)測(cè)部門的工作人員一方面需在將覘板安裝在變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)后，在拍照前先采用TCA2003瞄準(zhǔn)棱鏡，保證攝影基線不變的情況下，然后在分析移動(dòng)量，得到監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平位移，以此來(lái)保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性；另一方面針對(duì)模型變形較為嚴(yán)重或遮擋嚴(yán)重的界址點(diǎn)，調(diào)取原始影像，測(cè)定影像上的真實(shí)點(diǎn)位以確保采集精度。在DP Mapper中，旋轉(zhuǎn)模型使視角對(duì)準(zhǔn)所采墻面，切換主影像，旋轉(zhuǎn)模型使視角對(duì)準(zhǔn)相鄰墻面。切換副影像，主影像、副影像的輔助線對(duì)準(zhǔn)同一墻角進(jìn)行采集。

2.6 數(shù)據(jù)的處理

在無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，數(shù)據(jù)處理工作對(duì)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用成效具有直接影響，而隨著近年來(lái)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，為確保信息處理的有效性和科學(xué)性，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，為從根本上提高處理質(zhì)量和處理精準(zhǔn)度，工作人員可采取運(yùn)動(dòng)回復(fù)結(jié)構(gòu)算法，并通過(guò)將其與計(jì)算機(jī)視覺(jué)與攝影測(cè)量學(xué)原理相結(jié)合，從而確保無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在使用時(shí)，即使缺少相機(jī)檢校參數(shù)，也能建立較為精準(zhǔn)的三維模型來(lái)校正數(shù)據(jù)，以此來(lái)滿足后期工程的制圖要求。

除此之外相關(guān)部門還需基于三維模型地籍要素來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，即——五點(diǎn)方法、墻面取點(diǎn)求交以及房角點(diǎn)采集。

3 結(jié)語(yǔ)

簡(jiǎn)而言之，加強(qiáng)土地資源的合理開(kāi)發(fā)和利用已成為了當(dāng)前建筑企業(yè)發(fā)展過(guò)程中亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題，而水利工程測(cè)繪作業(yè)的有序開(kāi)展，不僅有助于幫助相關(guān)部門了解土地資源實(shí)況，更能為后期工程整體施工的順利開(kāi)展提供重要參考依照。