低空無人機(jī)遙感測(cè)繪方法及實(shí)踐重點(diǎn)分析

覃東匯

【摘要】低空無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)作為現(xiàn)代工程的重要分支，支撐著測(cè)繪業(yè)的科學(xué)發(fā)展。同時(shí)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和高新技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)測(cè)量和制圖提出了更高的要求。本文論述了低空無人機(jī)測(cè)量和制圖技術(shù)的要點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)以及在實(shí)踐中的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】遙感測(cè)繪;方法;措施

Abstract： as an important branch of modern engineering， low altitude UAV surveying and mapping technology supports the scientific development of Surveying and mapping industry. At the same time， the development of science and technology and the application of high and new technology put forward higher requirements for surveying and mapping. This paper discusses the key points and advantages of Surveying and mapping technology of low altitude UAV and its specific application in practice.

Keywords： remote sensing surveying and mapping， methods， measures? ? ?【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.36.119

1、低空無人機(jī)遙感測(cè)繪優(yōu)勢(shì)

1.1數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)

傳統(tǒng)的測(cè)繪使用手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)。下道工序使用統(tǒng)計(jì)工具進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，也需要進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入工作，造成一定程度的誤差，消耗大量人力。利用低空無人機(jī)遙感進(jìn)行測(cè)繪，使數(shù)據(jù)處理更加方便。例如，使用快速拼接功能完成拼接，以獲得完整的區(qū)域圖。構(gòu)圖完成后，在GCP/MTP項(xiàng)目中選擇影像控制點(diǎn)數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)中選擇X、Y、Z，包含每個(gè)控制點(diǎn)的航拍圖，附著點(diǎn)完成，數(shù)據(jù)經(jīng)過傳輸軟件的處理，解碼所有加密點(diǎn)的坐標(biāo)和方向元素。同時(shí)還能簡(jiǎn)化傳輸過程，并可與信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)結(jié)合，擴(kuò)大了信息產(chǎn)業(yè)測(cè)繪工作。

1.2工作效率高

測(cè)繪技術(shù)是將地物更準(zhǔn)確地?cái)?shù)字化，以應(yīng)用于建設(shè)管理各方面。測(cè)繪所需的數(shù)據(jù)量都比較大，因此是更高效經(jīng)濟(jì)的制圖方式。在當(dāng)前的測(cè)繪行業(yè)，遙感測(cè)繪已成為主要的方法。在遙感測(cè)繪中，人工測(cè)繪與天氣、儀器和測(cè)量員有一定程度的關(guān)系。人工測(cè)繪會(huì)因天氣和測(cè)量誤差影響工作，測(cè)量中的工具方法影響數(shù)據(jù)的整體可用性。利用無人機(jī)遙感測(cè)繪將使數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄芑?，工作靈活緊湊，同時(shí)測(cè)量像素分辨率高，為測(cè)繪節(jié)約更多的物力和財(cái)力。

1.3高精度和全數(shù)據(jù)功能優(yōu)勢(shì)

無人機(jī)遙感測(cè)繪圖像基于RGB波段，分辨率極高。在各個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)用中，對(duì)遙感測(cè)繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提出了更高的要求。在應(yīng)急保障中，需要無人技術(shù)搜救和援助。應(yīng)用要求更加嚴(yán)格，需要確保使用精度更高，測(cè)繪技術(shù)傳輸信息更強(qiáng)，對(duì)環(huán)境的判斷將更加準(zhǔn)確。無人機(jī)遙感測(cè)繪的最大特點(diǎn)是其高操作精度和全數(shù)據(jù)。與人工測(cè)繪技術(shù)相比，數(shù)據(jù)采集簡(jiǎn)單，對(duì)不同尺度的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并有效的生成數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)特征比較完整，體現(xiàn)了在高精度方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。使數(shù)據(jù)特征更加完整，精度更加準(zhǔn)確。在遙感測(cè)繪應(yīng)用中，需要不斷拓展遙感技術(shù)思維，促進(jìn)與其他技術(shù)的合作。

2、低空無人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用方法

2.1合理選擇無人機(jī)設(shè)備

推廣小型無人機(jī)測(cè)繪需要合理選擇無人機(jī)設(shè)備，發(fā)揮無人機(jī)測(cè)繪的主要優(yōu)勢(shì)。與衛(wèi)星遙感及其設(shè)備相比，無人機(jī)測(cè)繪具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，靈活性大等特點(diǎn);也因用于低空飛行無人機(jī)的相對(duì)較小且復(fù)雜，設(shè)備的重量也較輕等原因，在露天進(jìn)行時(shí) ，受到風(fēng)向和雨水等因素的影響較大。在露天進(jìn)行時(shí)，會(huì)受到風(fēng)向和雨水等因素的影響。無人機(jī)型號(hào)繁多，不同無人機(jī)的設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)不同的環(huán)境，因此根據(jù)具體環(huán)境選擇無人機(jī)。在實(shí)際測(cè)繪研究中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪調(diào)查，選擇合理的無人機(jī)作業(yè)方法，做好無人機(jī)分辨率的設(shè)計(jì)和調(diào)整因素，選擇合適的無人機(jī)。促進(jìn)無人機(jī)遙感和測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，減少無人機(jī)運(yùn)行中的設(shè)備干擾和數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

2.2合理規(guī)劃無人機(jī)的運(yùn)行

在對(duì)低空無人機(jī)進(jìn)行測(cè)繪前，建立合理的規(guī)劃作業(yè)范圍和方法，以便準(zhǔn)確地執(zhí)行測(cè)量和制圖任務(wù)。隨著科學(xué)的發(fā)展，越多的地區(qū)具有更高的數(shù)字化程度，3D數(shù)字模型也越來越普遍。在規(guī)模上，數(shù)據(jù)對(duì)地表基礎(chǔ)設(shè)施和一般情況有基本的概念，基于測(cè)繪數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和測(cè)量。因此，在此基礎(chǔ)上組織比對(duì)任務(wù)，在開展工作前，對(duì)主要情況有大致的了解。無人機(jī)遙感控制人員需要遵循技術(shù)操作流程規(guī)范，在操作遙感測(cè)繪中，人工操作在數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制和采集地點(diǎn)選擇等更具主觀性。因此，低空無人機(jī)遙感測(cè)繪操作的程序要被合理規(guī)劃。

2.3無人機(jī)測(cè)繪數(shù)據(jù)處理

在目前的低空無人機(jī)遙感測(cè)繪開發(fā)中，無人機(jī)接收到的圖像數(shù)據(jù)無法直接處理生成。測(cè)繪技術(shù)和數(shù)據(jù)處理是重要內(nèi)容，遙感測(cè)繪圖像雖然分辨率高，但由于無人機(jī)不斷運(yùn)動(dòng)，所拍攝圖像不是固定的拍攝方向和角度，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜。在日常處理數(shù)據(jù)時(shí)，使用PixelGrid系統(tǒng)和DPGrid系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜化處理。PixelGrid數(shù)據(jù)處理用于對(duì)各種航拍照片進(jìn)行處理，該軟件基于RFM影像模型的遙感控制受限的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、多匹配功能的高精度自動(dòng)匹配數(shù)字模型，以及新一代遙感軟件。使用計(jì)算機(jī)多核處理航拍照片、空中加密、自動(dòng)化編輯相結(jié)合，可進(jìn)行數(shù)字的分析，完善拍攝和測(cè)繪內(nèi)容。

3、低空無人機(jī)遙感測(cè)繪控制措施

為了利用低空無人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)，需要在使用中了解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行技術(shù)質(zhì)量控制研究。

3.1路線規(guī)劃的質(zhì)量控制

傳感器測(cè)繪系統(tǒng)主要由全數(shù)字測(cè)量、空中三角測(cè)量、遙感信息處理和照片處理系統(tǒng)組成。使用低地?zé)o人機(jī)時(shí)，首先規(guī)劃路線，以確保測(cè)量和制圖的順利進(jìn)行。在路線規(guī)劃中，根據(jù)測(cè)繪任務(wù)中的目標(biāo)位置和要求，規(guī)劃出最佳路線，分析影響實(shí)際測(cè)繪精度的影響因素，例如航飛質(zhì)量、影像質(zhì)量、外業(yè)像控點(diǎn)的分布。在規(guī)劃航線時(shí)，確定無人機(jī)的航線，確定目標(biāo)區(qū)域內(nèi)是否存在威脅安全的水源和沼澤等。需要合理分配區(qū)域，將高度控制在無人機(jī)高度的15%以內(nèi)。選擇照片的基準(zhǔn)平面來評(píng)估是否合理，減少拍攝和映射錯(cuò)誤，提高遙感測(cè)繪圖像精度。

3.2航攝質(zhì)量控制

在進(jìn)行測(cè)繪過程中，需要必要的檢查航拍質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)航攝存在的問題并分析原因，以及調(diào)整飛行路徑或角度，確保航拍質(zhì)量滿足任務(wù)要求。在檢查航拍質(zhì)量時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注無人機(jī)的飛行質(zhì)量和圖像。如果航拍不符合標(biāo)準(zhǔn)，必須重新規(guī)劃區(qū)域。否則會(huì)因誤差導(dǎo)致局部航拍出現(xiàn)問題，影響整個(gè)測(cè)繪任務(wù)的質(zhì)量水平。影響航拍質(zhì)量的主要是無人機(jī)的航程、角度和照片的重疊程度。在進(jìn)行檢查和調(diào)整時(shí)，判斷指標(biāo)是否符合標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于航拍圖像數(shù)據(jù)模糊和錯(cuò)誤等，應(yīng)重新分配。只有確保無人機(jī)圖像分辨率、銳度和層次符合要求，才能保證質(zhì)量，在分析和應(yīng)用中避免噪聲。質(zhì)量控制也是測(cè)繪質(zhì)量控制的重要工作。

3.3圖像控制點(diǎn)控制

無人機(jī)遙感測(cè)繪在工程中應(yīng)用廣泛，由于制圖區(qū)域分布不均，需要結(jié)合區(qū)域特點(diǎn)，組織光控網(wǎng)絡(luò)，確保距離在性能范圍內(nèi)。影像控制點(diǎn)是影響控制測(cè)量精度的主要因素，對(duì)影像控制點(diǎn)進(jìn)行控制?？刂凭W(wǎng)絡(luò)的布局，合理選擇圖像控制點(diǎn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)控制。在網(wǎng)絡(luò)部署中，通過執(zhí)行檢查控制網(wǎng)絡(luò)布局，確保影像控制點(diǎn)都能覆蓋區(qū)域，并與制圖地形高度兼容?？紤]分布密度，是否應(yīng)該在路徑添加圖像檢查點(diǎn)。對(duì)焦調(diào)整控制控制點(diǎn)位置與側(cè)邊中心線的距離，圖像控制點(diǎn)需要選擇一個(gè)地標(biāo)，以確保清晰并與標(biāo)記位置相匹配。

3.4模型質(zhì)量控制

建立模型是機(jī)遙感測(cè)繪的關(guān)鍵，在模型的構(gòu)建中，填寫圖像列表和減點(diǎn)排列，以及調(diào)整。創(chuàng)建模型后將其與實(shí)際測(cè)量和圖像匹配，并創(chuàng)建對(duì)極圖像。模型的創(chuàng)建和計(jì)算也會(huì)對(duì)測(cè)繪精度產(chǎn)生較大的影響。與數(shù)字技術(shù)融合中，大部分計(jì)算由系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行。充分熟悉軟件流程，合理改進(jìn)各項(xiàng)參數(shù)。對(duì)繪圖最終質(zhì)量和準(zhǔn)確有直接影響。按照業(yè)務(wù)規(guī)范使用模型，做好質(zhì)量控制工作。決定地形要素的選擇是否經(jīng)過驗(yàn)證，保證地形要素坐標(biāo)的準(zhǔn)確性，做到準(zhǔn)確的檢查相鄰模型的三維邊緣。確保地理信息的準(zhǔn)確性，有效提高測(cè)量和制圖質(zhì)量。

3.5完善遙感測(cè)繪信息化應(yīng)用

無人機(jī)在應(yīng)用中具有敏捷性和數(shù)據(jù)處理的簡(jiǎn)易性的優(yōu)勢(shì)，并且可視化數(shù)據(jù)更清晰，經(jīng)濟(jì)性更好。但是無人機(jī)測(cè)繪遙感仍然依賴天氣、風(fēng)向和處理，以及拍攝角度不穩(wěn)定也是無人機(jī)遙感測(cè)繪精度不準(zhǔn)的制約因素。因此，為了發(fā)展和推廣測(cè)繪技術(shù)，需要不斷提高遙感測(cè)繪信息化進(jìn)步和發(fā)展應(yīng)用，需要對(duì)無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行改革和創(chuàng)新。全球定位系統(tǒng)應(yīng)全方位加強(qiáng)測(cè)量與各種信息開發(fā)工具的聯(lián)系，推動(dòng)無人機(jī)遙感測(cè)繪研究和發(fā)展，完善制圖過程，對(duì)相關(guān)圖像和數(shù)字進(jìn)行處理，對(duì)其進(jìn)行數(shù)字化分析，改進(jìn)研究和制圖工作，并確保遙感測(cè)繪在實(shí)踐過程中的不斷發(fā)展和創(chuàng)新。使測(cè)繪建模工作更加準(zhǔn)確，促進(jìn)信息測(cè)繪工程的發(fā)展。

結(jié)束語：

綜上所述，測(cè)繪行業(yè)在不斷發(fā)展，從手工測(cè)繪向信息化測(cè)繪，利用信息學(xué)技術(shù)創(chuàng)新測(cè)繪方法，不斷拓展測(cè)繪數(shù)據(jù)處理。低空無人機(jī)遙感測(cè)繪高空作業(yè)具有精度高和數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。合理選擇無人機(jī)應(yīng)用設(shè)備的角度，研究測(cè)量和測(cè)繪方案。創(chuàng)新數(shù)據(jù)處理方式，解決測(cè)量角度復(fù)雜數(shù)據(jù)處理問題，推動(dòng)測(cè)繪技術(shù)遙感信息化，為數(shù)字化業(yè)務(wù)進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。

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