無人機測繪數據處理關鍵技術及應用探究

衣峻

【摘 要】無人機測繪技術屬于一種高新技術，在動態監測以及應急測繪等方面的應用較為廣泛。論文通過對無人機測繪數據處理進行概述，對無人機測繪處理的關鍵技術及其應用進行了深入探究，以期進一步提高我國無人機測繪的應用水平，擴大其應用范圍，將無人機測繪技術的優勢充分利用起來，提升整個測繪行業的發展水平。

【Abstract】UAV mapping technology belongs to a kind of high-tech， which is widely used in dynamic monitoring and emergency mapping. This paper makes an in-depth study on the key technologies and applications of UAV mapping processing in order to further improve the application level of UAV mapping in China and expand its application range. To take full use of the advantages of UAV mapping technology to enhance the development of the entire surveying and mapping industry level.

【關鍵詞】無人機測繪；數據處理；關鍵技術

【Keywords】UAV mapping； data processing； key technology

【中圖分類號】P2 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）11-0158-02

1 引言

無人機測繪技術綜合應用了計算機技術與可視化技術等諸多方面技術，是現代科技水平進步的一種重要體現。無人機測繪數據處理產品不僅具有較高的機動性、靈活性，同時，相比于傳統的測繪方式，無人機測繪的效率以及精準度均明顯提高。而且，無人機測繪的作業成本比較低，受外界應用條件的限制較少，可以大范圍應用。目前，無人機測繪已經被廣泛應用在測繪行業，不僅降低了測繪數據人工處理的工作量，同時極大提高了測繪效率以及測繪精度，是測繪行業發展的重大進步。鑒于此，對無人機測繪數據處理關鍵技術及其應用進行研究，有著十分重要的現實意義。

2 無人機測繪數據處理概述

無人機指借助無線電遙控設備，并且配備了程序控制裝置的不載人飛機。無人機系統是一個比較復雜的系統，包括了以導航系統、數據傳輸系統、飛行控制系統以及動力系統為主的多種系統。若根據平臺構型分類，可以將無人機劃分為無人直升機、固定翼無人機以及多旋翼無人機這三種，目前在無人機測繪的應用領域中，以固定翼無人機和多旋翼無人機平臺的應用為主[1]。而無人機測繪數據處理指的是根據控制點所提供的數據，將無人機拍攝的航空圖像或者航飛數據進行處理，進而形成數字測繪產品的一個過程。盡管與傳統的人工測繪技術相比，無人機測繪技術的工作效率與測繪準確性有了較大提高，但在日益增長的測繪市場需求的影響下，必須對無人機測繪技術進行更加深入的研究，以期進一步提高其工作效率。由此可知，無人機測繪數字產品成果精度的提高，是整個行業未來研究的重要方向之一。

3 無人機測繪數據處理的關鍵技術

3.1 相機校驗

非量測相機是無人機測繪必須搭載的，其主距與相片中心坐標系中像主點的坐標均是未知的，按照測得影像不能直接對像主點的坐標進行確定，故必須內定像。此外非量測相機的鏡頭具有較大的畸變差，故其所測量的像點坐標也存在著誤差，進而對物方坐標的計算精度產生影響。因此，必須對其進行校正。相機校正的常見方法主要包括自檢校法、試驗場檢校法以及基于多像滅點的檢校法。

3.2 DOM生產

DOM即數字正射影像技術，其指的是通過對航空相片的數字微分糾正與鑲嵌，并根據特定的圖幅范圍對進行裁剪而形成的數字正射影像集，其不僅具有地圖幾何精度，同時也具有一定的影像特征[2]。無人機航空拍攝產生DOM的過程，主要有DEM數據處理、影像糾正處理、影像勻光勻色處理等，而DEM處理的質量直接影響著DOM的精度。而DOM的產生過程，是人工工作量相對較大的環節，故鑲嵌線需要在沿著自然地物的同時，最大程度上避開人工建筑，以保證DOM的接邊精度滿足實際要求。

3.3 PPK和INS

一般情況下，無人機的重量均比較輕，故其飛行姿態具有一定的不穩定性，對影像處理的成果精度存在一定影響。所以，必須對無人機飛行過程中，拍攝每一張相片的姿態與位置進行準確記錄。PPK技術即動態后處理技術，是一種借助載波相位進行差分的GPS定位技術。相比于傳統的測量技術，PPK技術不僅對通視條件、季節、氣候以及能見度等外界環境條件的要求比較小，而且作業半徑比較大，能夠達到30千米[3]。同時，PPK技術的定位精度也比較高，能夠精確到5毫米，且誤差既不會傳播也不會積累。而INS技術即慣性參考系統，其屬于一種自主式的導航系統，既不向外界輻射能量，同時也不依靠外部信息。通過PPK技術和INS技術，能夠獲取具有較高精度的位置信息以及姿態信息，可以被應用在空中的三角測量。

3.4 DEM生產

DEM即數字高程模型，即指利用有限的地形高程的數據信息，對地形地面進行數字化模擬，屬于數字地形模型的一種，同時也與DOM的精度具有直接聯系。盡管無人機航空的軟件已經做到了自動匹配，但鑒于現實地物的復雜程度，以及人工建筑物所帶來的影響，必須對DEM實現人工編輯，以此來提高原始航片糾正的基礎水平，進而為DOM的精度提供有力保障。

4 無人機測繪數據產品的具體應用endprint

4.1 環境監測

環境監測是環境保護與治理的重要內容。應用無人機測繪數據處理產品能夠更加快速且高效率的獲得航空影像，且這些影像均具有較高的分辨率，方便工作人員觀測，進而通過分析影像實現對環境污染情況的監測，特別是關于排污污染方面的監測[4]。不僅如此，在海洋監測、水質監測、溢油監測、濕地監測、海岸帶監測、固體污染物監測以及植被生態監測等方面，均可以利用無人機進行航空影像拍攝或者進行視頻數據的處理實施。

4.2 國土測繪

國土測繪是我國土地資源管理的重要內容，其不僅影響著我國土地資源的利用效率，同時也關系著我國的基本國情。將無人機測繪數據產品，應用到國土測繪當中，利用無人機進行土地資源數據的航空拍攝，可以使相關工作人員更加快速且準確地掌握被測區土地使用的實際情況，對國土資源動態監測與調查、土地利用動態圖監測、土地使用與覆蓋圖更新以及特征信息的分析等方面工作，均極為有利，可以顯著提升測繪工作效率[5]。此外，無人機測繪技術所拍攝的具有高分辨率的圖像，對區域規劃等工作的開展也極為有利。

4.3 災情救援

在發生災情之后，第一時間救援工作的開展直接關系著救災的實際效果。在玉樹地震、汶川地震、舟曲泥石流、茂縣山體滑坡等災情發生之后，我國的救援部隊第一時間將測繪無人機應用在了救援現場，充分利用其機動性強、靈活性高等特點，及時且迅速獲取了災區地段的影像，并由影像分析獲得了重要數據，不僅極大方便了救災工作的開展，提高了救援工作效率，同時也對災后的重建工作發揮了重要作用。

5 結論

無人機測繪數據產品的特點比較明顯，不僅具有較強的時效性與較高的分辨率，同時其生產周期也比較短。正是因為如上優勢，無人機測繪數據產品被廣泛應用在各行各業中，其中，以環境監測、國土測繪以及災情救援方面的應用最為成熟。本文在簡單介紹了無人機測繪數據處理之后，深入分析了無人機測繪數據處理的關鍵技術及其應用。通過研究發現，無人機測繪數據處理的關鍵技術主要包括：相機校驗、DOM生產、PPK和INS、DOM生產等。總而言之，隨著計算機技術與可視化技術發展水平的不斷提高，加之虛擬現實技術的應用，不僅提高了無人機測繪數據處理效率，同時也豐富了數字測繪產品的表現形式，擴大了其應用范圍[5]。

【參考文獻】

【1】易俐娜.無人機數據處理技術教學方法研究[J].教育教學論壇，2016，24（01）：182-183.

【2】王光彥，姚堅，李登富，等.低空無人機遙感在水利工程測繪中的應用研究[J].測繪與空間地理信息，2016，39（05）：113-115.

[3]王光彥，徐加東，趙培.無人機航測在小范圍工程測繪中的應用研究[J].礦山測量，2016，44（05）：36-38.

[4]康玉霄，桑文剛，李玉斌，等.無人機低空攝影測量數據處理及應用[J].測繪通報，2017，14（S1）：62-65.

[5]張學東，劉文茜，徐西桂，等.基于PhotoScan的無人機航攝大比例尺DOM制作[J].礦山測量，2017，45（02）：14-17.endprint