無人機(jī)航空攝影測量在河道地形圖測繪中的應(yīng)用

康曉娟

安徽省淮河河道管理局測繪院 安徽 蚌埠 233000

引言

在無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)應(yīng)用時，基于無人機(jī)遙控操作控制器飛行至指定的測量目標(biāo)位置，通過飛行器中的攝影設(shè)備對測繪目標(biāo)對象進(jìn)行航拍，開展河道地形圖測施工，為相關(guān)技術(shù)人員提供詳細(xì)的河道數(shù)據(jù)信息，能夠提升工程測繪測量數(shù)據(jù)的全面性、精準(zhǔn)性等，降低復(fù)雜地形測繪工作難度，實現(xiàn)測繪數(shù)據(jù)信息化分析。在河道地形圖測施工中，基于無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)能夠降低外業(yè)測繪工作難度，同時保障測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

1 無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

首先，無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)應(yīng)用過程中，其適應(yīng)性較強，在使用過程中能夠適應(yīng)外界惡劣環(huán)境因素的影響，保證河道地形圖測質(zhì)量安全。其次，無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)的應(yīng)用成本較低，操作相對較為簡單，同時無人機(jī)設(shè)備的體積較小，空間占用面積小。在低空過程中能夠?qū)崿F(xiàn)自動管控，降低河道地形圖測量工作中的人工需求量，節(jié)省人工成本消耗，因此，無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)具有降低河道地形圖測成本的優(yōu)勢。另外，無人機(jī)設(shè)備在測量飛行中，能夠滿足不同型號相機(jī)的承載工作，實現(xiàn)多角度靈活拍攝，航拍的清晰度高，不會受建筑物以及云層的影響，保證航拍畫面質(zhì)量。同時，無人機(jī)即使在低空飛行中，也能夠保證拍攝對象的清晰度以及精度，滿足河道地形圖測數(shù)據(jù)精度要求。

2 河道地形圖測中無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)的實際應(yīng)用分析

2.1 布控科學(xué)的像控點

合理布置像控點位是保證無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)高質(zhì)量開展工作的關(guān)鍵，布置像控點對河道地形圖測工作質(zhì)量有著直接的影響，科學(xué)的像控點位是保證測量精度的關(guān)鍵。通常，在無人機(jī)航向或旁向5、6片重疊的區(qū)域甚至像控點，能夠提升高航測像控點的利用率。如果在布點過程中，無人機(jī)旁向重疊區(qū)域的面積出現(xiàn)過大或者過小的情況，相鄰航線無法使用公共相控點時，及時選擇其他攝像布控點方式[1]。

2.2 空三加密技術(shù)

無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在河道地形圖測中應(yīng)用，空三加密技術(shù)占據(jù)非常關(guān)鍵的地位。但是，由于空三加密技術(shù)在實際應(yīng)用中容易被不良因素影響，導(dǎo)致空三加密測量精度存在誤差，影響河道地形圖測整體工作質(zhì)量。因此，加強空三加密技術(shù)應(yīng)用控制是關(guān)鍵[2]。

2.2.1 影像預(yù)處理的技術(shù)要點。由于無人機(jī)的體積較小，在飛行中容易受到風(fēng)力的影響，因此，在開展測繪工作中，通常選用搭載非量測相機(jī)為航拍的主要相機(jī)設(shè)備，進(jìn)而產(chǎn)生隨機(jī)畸變的情況較大。因此，為了保證無人機(jī)航拍或承重相機(jī)鏡頭出現(xiàn)畸變的情況，加強畸變數(shù)據(jù)誤差控制，積極開展空三加密技術(shù)是關(guān)鍵。

2.2.2 干預(yù)模型連接點的技術(shù)要點。河道地形圖測工作中，測量對象為水源地，在測量期間存在大量的水域，在無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)應(yīng)用中，利用空三加密精度進(jìn)行檢測，并對模型連接點殘差數(shù)據(jù)解算，開展詳細(xì)的分布以及強度檢查。在無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在河道地形圖測中應(yīng)用，測量工作中存在大量的植被、船舶、灘地等阻擋物時，由于檢測對象的特征不夠突出，在測量中容易發(fā)生連接點操作失誤的情況，發(fā)現(xiàn)失誤操作后刪除，并以手動操作的形式重新添加連接點。保證河道地形圖測期間內(nèi)模型的穩(wěn)定性。如果測量區(qū)域被植被以及水域覆蓋，測量數(shù)據(jù)判讀工作難以開展，相關(guān)技術(shù)人員需要適當(dāng)放寬判讀標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2.3 刪除不可信點技術(shù)要點。在匹配模型工作中，如果連接點的重疊度較小，那么該點為不可信點，由于連接點的重疊度只有2°時，只能與其中兩張像片匹配，該點的可信度低，在空三加密期間刪除不可信點。

2.2.4 量測控制點的技術(shù)要點。測量控制點是保證無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度的關(guān)鍵手段，結(jié)合河道地形圖測的實際情況，選擇科學(xué)的布控點測量技術(shù)手段，以人工方式為例，在地面控制點進(jìn)行全面的測量勘察分析，再使用立體量測的方式進(jìn)行檢驗，連接點提取分為人工提取以及自動化提取兩種方式，其中當(dāng)前較為常用的為自動化測量檢驗方式[3]。

2.2.5 空三測量精度控制的技術(shù)要點。自動完成連接點后，需要利用空三平差數(shù)據(jù)信息對連接點精度進(jìn)行質(zhì)量檢查。由于平差闡述設(shè)置對空三平差控制精度有著直接影響，因此，在開展立體測量工作前，應(yīng)積極開展空三平差精度檢查，保證設(shè)置平差闡述合理性。在精度檢查工作中，依次檢驗?zāi)Ｐ瓦B接點位置、模型視差數(shù)據(jù)、控制點位置等精度參數(shù)，一一進(jìn)行指標(biāo)對應(yīng)檢查，保障精度能夠滿足空三加密技術(shù)要求。

2.3 利用無人機(jī)航攝技術(shù)對河道進(jìn)行數(shù)字測圖

當(dāng)前，空三加密成果主要是依托于信息化設(shè)備以及軟件，通過Impho軟件自動生成，在結(jié)合Mapmatrix航天遠(yuǎn)景軟件進(jìn)行DL+G立體采集。在內(nèi)業(yè)測繪期間，如果測繪對象的地貌等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息可以直接判讀并進(jìn)行采集，同時能夠保證判讀的精準(zhǔn)性。另外，無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在河道地形圖測施工中，要嚴(yán)格按照調(diào)繪計劃開展相關(guān)工作，保證外業(yè)調(diào)繪以及內(nèi)業(yè)調(diào)繪施工質(zhì)量，及時進(jìn)行補繪作業(yè)，為河道地形圖測提供全面精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息[4]。

3 工程案例

3.1 工程概述

為了滿足淮河流域河道綜合治理可行性研究、堤壩工程建設(shè)、河道水量、資源管理、水質(zhì)情況等相關(guān)工作穩(wěn)定開展，以淮河安徽區(qū)域一段河道為對象，開展無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)，開展河道地形測繪工作，全面獲取數(shù)據(jù)信息，制定數(shù)字線劃圖以及高程模型，能夠?qū)拥栏浇牡匦渭案叱绦畔⑦M(jìn)行詳細(xì)的測繪，能夠?qū)拥赖陌踩捅O(jiān)控起到重要的作用，對未來河道規(guī)劃和河道確權(quán)都要重要的意義。

3.2 無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)應(yīng)用流程

在河道地形圖測中，制定完善的無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)應(yīng)用流程，能夠提升技術(shù)管理水平，保證各項手段能夠落實到位，保證圖測數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)性。在無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)實際應(yīng)用中，需要配備兩套設(shè)備，一套使用一套備用，一輛汽車，一小組為3-5人組成。另外，在開展無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)前，相關(guān)技術(shù)人員積極開展設(shè)備質(zhì)量檢查，重點檢查無人機(jī)飛行器的運行狀態(tài)，保證無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)穩(wěn)定開展，降低無人機(jī)設(shè)備在使用過程中發(fā)生故障的風(fēng)險。在準(zhǔn)備工作完成后，開展無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)作業(yè)。

3.3 無人機(jī)低空攝影測量的優(yōu)點和缺點

無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)是我國新時代的技術(shù)手段之一，是以信息技術(shù)為基礎(chǔ)，針對河道開展全面的數(shù)據(jù)測量工作，其明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的測繪技術(shù)，首先，無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)的適用范圍較大、監(jiān)測范圍以及距離較廣、空域飛行申請便利、施工操作簡單。其次，無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在使用中網(wǎng)絡(luò)平臺搭建的成本消耗較少，系統(tǒng)升級維護(hù)以及設(shè)備運行成本控制簡單。另外，無人機(jī)設(shè)備的體積較小，便于長途運輸以及攜帶。同時，無人機(jī)設(shè)備的應(yīng)用效果佳，在測繪工作中，能夠快速掃描測量對象，并在短時間內(nèi)完成成像操作，精準(zhǔn)度高，能夠滿足用戶的需求。但是，無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在使用中存在一定的弊端，如果利用非專業(yè)的相機(jī)設(shè)備，相機(jī)鏡頭存在畸變的風(fēng)險，進(jìn)而影響河道地形圖測數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度[5]。

3.4 應(yīng)用效果分析

淮河安徽河道區(qū)域進(jìn)行地形圖測，采用無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)，圖測區(qū)域總面積為65.9km2，飛行長度為67km，無人機(jī)飛行高度控制在500m，沿途設(shè)置60多個航拍布控點，采用RTK技術(shù)進(jìn)行測量，將其測量數(shù)據(jù)與無人機(jī)航空攝影測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，其對比結(jié)果如表1所示。

表1 控制點計算值與測量值差值

通過表1數(shù)據(jù)可以看出，在該河道地形圖測中，無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)的測量結(jié)果精度達(dá)標(biāo)，滿足河道地形圖測要求。傳統(tǒng)的航空攝影測量技術(shù)雖然發(fā)展時間較長，但是，整體的測繪效率以及質(zhì)量與無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)存在明顯的差距。GodWork是采用統(tǒng)一的單位以及參數(shù)變化算法，基于河道地形圖測的實際情況構(gòu)建模型，在采用空三加密技術(shù)，對模型展開全面的檢查分析，嚴(yán)格控制連接點控制，避免模型出現(xiàn)平差以及視差的情況，保證空三成果精度符合相關(guān)規(guī)定要求。此外，還可以開展立體測圖，加強測量數(shù)據(jù)管理，及時將圖測數(shù)據(jù)報告上傳至信息管理部門。

4 結(jié)束語

通過上述分析可以看出，無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在我國工程測繪中占據(jù)非常關(guān)鍵的地位，將其與河道地形圖測相結(jié)合，以信息技術(shù)手段為基礎(chǔ)，通過無人機(jī)設(shè)備以及相機(jī)化設(shè)備，對測繪河道對象展開詳細(xì)的測量工作，將采集的數(shù)據(jù)上傳至信息系統(tǒng)中，結(jié)合智能化技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化分析處理，為河道地形圖測提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息。