無人機航測在大比例尺地形圖測繪中的應用探究

劉洋

摘? ?要：在我國，測繪方法很多，航空攝影測量是一種比較常用的測量方法。近年來，隨著相關技術的快速發(fā)展，航測不再局限于小比例尺地形圖的測繪，而是廣泛應用于大比例尺地區(qū)。與傳統(tǒng)的測繪技術相比，航空攝影測量具有明顯的優(yōu)勢，可以很好地采集數(shù)據(jù)，縮短測繪周期，最大限度地節(jié)省人力成本。然而，航空攝影測量有一個明顯的缺點，就是無法測量小比例尺和大比例尺地形圖，主要受起降條件、飛行高度和空中交通管制調(diào)度的影響。在這種形勢下，無人機技術應運而生，很好地解決了這一問題，為大比例尺地形測繪提供了一種很好的方法。

關鍵詞：無人機航測;大比例尺;地形測繪;應用研究

中圖分類號：TV221? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12296/j.2096-3475.2021.07.089

一、無人機航測技術優(yōu)勢分析

1.應急能力強

在實際工程測繪中，經(jīng)常會遇到一些突發(fā)事件，特別是在大比例尺地形圖測繪過程中，難度很大。此外，突發(fā)問題的出現(xiàn)大大降低了測繪成果的精度。面對測繪工作中的突發(fā)事件，所需的測繪技術能夠有效地應對突發(fā)事件。由于受諸多因素的制約，傳統(tǒng)的測繪技術在實際測繪中應急能力較差，不能滿足測繪的實際需要。無人機航測技術由于使用方便、機身緊湊、速度控制方便，到達現(xiàn)場后能迅速啟動工作，并不斷跟蹤事件發(fā)展，有利于指揮中心及時掌握事件情況。

2.應用范圍廣

為了保證飛行員的生命安全，傳統(tǒng)的載人飛行器測量技術往往無法在一些復雜、特殊的地形下工作。但由于無人機測量技術的發(fā)展，相關工作人員只需利用計算機系統(tǒng)進行遠程操作和控制，就可以實現(xiàn)復雜地區(qū)的測繪工作。實際應用和測量不需要考慮人身安全，特別適用于一些復雜的地形測量工作。它不僅提高了測繪工作的效率和質(zhì)量，而且有效地避免了人為失誤造成的人員傷亡問題。另外，對于一些特殊地區(qū)，由于全年云層較厚，傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感技術在數(shù)據(jù)采集上受到嚴重限制，一些大型載人飛機的飛行高度大多控制在5000米以上，會受到云層的干擾，導致測量精度降低。而無人機航測受云層、氣候等條件的影響和干擾較小，在實際應用中可以有效提高測繪精度。

3.時效性強

以往的測繪技術在數(shù)據(jù)采集時存在時效性差的問題，不僅不能保證數(shù)據(jù)采集的真實性和全面性，而且需要耗費大量的人力物力。無人機航測技術可以有效避免這一問題，大大提高數(shù)據(jù)采集的及時性，可以隨時隨地啟動數(shù)據(jù)采集，有效保證數(shù)據(jù)信息的及時性，為后續(xù)規(guī)劃建設提供數(shù)據(jù)支持。

二、測繪大比例尺地形圖中無人機航測技術應用分析

1.無人機航測控制點的合理布設

利用無人機航測技術繪制大比例尺地形圖時，需要合理布置無人機航測控制點。在設置控制點時，應根據(jù)測區(qū)實際地形條件和大比例尺地形圖測繪任務的具體要求，合理選擇控制點的位置，科學確定控制點的數(shù)量，確保無人機能有效完成成像數(shù)據(jù)采集。例如，第一條路線和最后一條路線的圖像控制點在其相對平面上的布置依據(jù)應控制在8以內(nèi)。當被測區(qū)域具有微丘地貌特征時，測繪基線數(shù)量控制在12條以內(nèi)。當測區(qū)為重丘區(qū)時，應適當增加基線數(shù)，一般可設16個左右。同時，在設置無人機航測影像控制點時，應考慮現(xiàn)有航路和不規(guī)則網(wǎng)。當控制網(wǎng)形狀不規(guī)則時，應考慮端點附近的雙點特征，避免圖像控制點設置不合理，影響無人機航拍圖像數(shù)據(jù)采集的準確性和全面性。當被測區(qū)域地形條件復雜，無法選擇清晰的影像控制點目標時，可在設置高程點時選擇小目標。通過分段擬合實現(xiàn)局部檢查的目的，從而在準確采集目標頂點和交點位置信息的基礎上提高圖像采集清晰度，為后續(xù)的大比例尺地形圖繪制奠定了良好的基礎。

2.綜合收集測區(qū)影像資料

圖像數(shù)據(jù)的獲取是無人機航測大比例尺地形圖測繪的關鍵環(huán)節(jié)之一。在收集數(shù)據(jù)之前，我們必須為無人機飛行做準備。詳細檢查無人機內(nèi)置SD卡的實際加載情況，確認其能夠滿足數(shù)據(jù)存儲的要求，確保數(shù)據(jù)存儲的安全。同時，對無人機系統(tǒng)的航向定位等功能進行檢測，確保航路加載正確。此外，要全面檢測無人機系統(tǒng)的無線信號接收和接收功能，確保無人機系統(tǒng)能夠準確接收控制信號，完成測繪數(shù)據(jù)的實時傳輸。所有檢查完成后，可以通過altizuree等軟件設置無人機試驗區(qū)域和路線。以測區(qū)為矩形區(qū)域為例，劃分測區(qū)的長度方向，然后為每個區(qū)域設置相應的飛行高度和航線。隨著GPS等技術的不斷發(fā)展，新的POs技術可以用來精確地感知和控制無人機的姿態(tài)。測量點的坐標可以根據(jù)主要的外方位元素來計算。采用相關的輔助數(shù)據(jù)處理技術，進一步提高大比例尺地形圖測繪的精度和效率。而IMU與GPS技術的綜合應用，也實現(xiàn)了全程航測。

3.航測數(shù)據(jù)的處理分析

無人機航測技術應用于大比例尺地形圖測繪時，需要對數(shù)據(jù)信息進行科學處理。首先，合理選擇無人機采集的航測圖像，對控制點圖像進行篩選和分組。每組保證6張照片，并將圖像信息輸入模型。然后，建模軟件系統(tǒng)自動完成圖像信息處理，選擇精度最高的圖像，并對圖像控制點的點刺點數(shù)據(jù)進行處理。其次，采用點云加密和三維解算的方法計算數(shù)據(jù)信息。目前，無人機航測可自動完成三次加密處理，并可通過計算機自動篩選超限點。

三、結語

無人機航測技術不僅成圖周期短，而且比傳統(tǒng)航測在便攜性上更具優(yōu)勢，總體成圖成本較低，具有廣闊的應用前景。目前，它已在許多野外測繪工作中得到應用。經(jīng)過長期的應用積累，證明該方法在大比例尺測繪中能取得較好的效果。目前無人機航測技術和測繪方法還有很大的改進空間。相關技術人員在實踐過程中要注重技術積累和經(jīng)驗總結?？茖W利用無人機航測，可以在保證測繪精度的同時，加快自動化測量和作業(yè)的轉(zhuǎn)變，促進地質(zhì)測繪的發(fā)展。

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