無人機(jī)航空攝影測量在地形圖測繪中的應(yīng)用淺析

文/胡哲斌 縉云縣測繪大隊 浙江麗水 321400

無人機(jī)（UAV），即無人駕駛飛機(jī)，通常是利用無線電遙控設(shè)備及加載好的程序控制裝置來操縱，或者是由車載計算機(jī)完全或半自主操控，相比于傳統(tǒng)的人工駕駛飛機(jī)來說，無人機(jī)具有輕便靈活、造價低的優(yōu)點，能夠適用于各種復(fù)雜環(huán)境的作業(yè)，目前被廣泛應(yīng)用于航拍、農(nóng)業(yè)、快遞運輸、災(zāi)難救援、觀察野生動物、監(jiān)控傳染病、新聞報道、電力巡檢等各個領(lǐng)域中[1]。地形圖測繪是一項工作量大且難度較高的項目，在傳統(tǒng)的測繪體系中，由于測繪技術(shù)不發(fā)達(dá)，工作效率比較低，而且常常存在數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不全面的問題，隨著無人機(jī)等先進(jìn)測繪技術(shù)設(shè)施的引進(jìn)，地形圖測繪工作成果有了質(zhì)的改變。

1、無人機(jī)航空攝影測量的應(yīng)用優(yōu)勢

無人機(jī)航空攝影測量，由飛行控制系統(tǒng)、地面站系統(tǒng)、航拍系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等四部分組成，是通過無人機(jī)搭載高分辨率、體積小的相機(jī)，在地面控制系統(tǒng)的控制下，按照既定路線拍攝目標(biāo)區(qū)域的影像，獲取地形地籍信息的一種技術(shù)[2]。在地形圖測繪工作中，應(yīng)用這一技術(shù)，首先應(yīng)該明確地形圖繪制的各項需求，從而明確技術(shù)含量需求及技術(shù)設(shè)施配置要求，然后再根據(jù)現(xiàn)有配置制定科學(xué)合理的工作方案，確保在規(guī)定時間內(nèi)獲取所學(xué)的數(shù)據(jù)、影像等信息[3]。

相比于傳統(tǒng)的測繪技術(shù)來說，無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)具有以下幾個優(yōu)勢點：①性價比高。無人機(jī)本身造價比較低，而且無需人員駕駛，能夠適應(yīng)一些比較危險的測繪工作，深入地形險峻的地段，消除測繪死角，而且對于起飛及降落的場地要求都比較低，在低空條件下飛行對于天氣狀況、氣候條件的要求也比較小，能夠適應(yīng)大部分的工作環(huán)境，整體上來說具有較高的經(jīng)濟(jì)適用性；②測繪效率高。無人機(jī)航拍時可攜帶數(shù)碼相機(jī)、彩色數(shù)字?jǐn)z影機(jī)，迅速準(zhǔn)確地獲取目標(biāo)區(qū)域的地表影像，并且在相關(guān)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的協(xié)助下，生產(chǎn)三維可視化數(shù)據(jù)，相比于傳統(tǒng)的人工測繪方式，流程大大簡化，工作效率顯著提升；③測繪數(shù)據(jù)時效性強(qiáng)，準(zhǔn)確度高。低空無人機(jī)安全靈活，不受地形影響，可以進(jìn)入各種復(fù)雜地域進(jìn)行拍攝，且目前無人機(jī)上攜帶的都是高精密型數(shù)碼成像式器材，具備垂直乃至傾斜攝影的強(qiáng)大功能，以及低空捕捉高分辨率建筑物多角度影像的能力，近景航拍精度可達(dá)亞米級，所獲取的全方位數(shù)字正射影像圖清晰直觀，能夠有效避免地圖元素的遺漏，同時保證較高的數(shù)據(jù)精確度。

2、無人機(jī)航空攝影測量在地形圖測繪中的應(yīng)用

2.1 空中三角測量技術(shù)的實施

在開展測繪工作前，首先明確測繪工作的要求，采集目標(biāo)區(qū)域的相關(guān)信息，進(jìn)行空域協(xié)調(diào)、技術(shù)設(shè)施配置、現(xiàn)場勘查之后，對飛行航線進(jìn)行設(shè)計，再進(jìn)行空中三角測量[3]。在空中三角測量技術(shù)中，需要應(yīng)用到PixeIGrid高分辨率遙感影像一體化測圖系統(tǒng)，以及PAT-B光束法平差軟件，具體技術(shù)實施流程如下：①數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。明確并設(shè)置好各項航拍參數(shù)，比如說相機(jī)焦距、像主點坐標(biāo)、像元大小，對航拍POS數(shù)據(jù)、控制點坐標(biāo)文件進(jìn)行復(fù)核；②校正畸變差。非測量相機(jī)的使用引起了較大的畸變差，因此必須進(jìn)行校正，并且采用VzLowCor校正影像，確保航拍影像不存在主點偏移及畸變的情況；③構(gòu)建測區(qū)高程文件。引入畸變差校正好的影像，自動開展內(nèi)定向作業(yè)，確立航帶初始偏移量，去除較大的誤差像點，剩余連接點進(jìn)行互交編輯作業(yè)；④成果獲取。在自動相對定向是，應(yīng)該影像中相對定向點超過900個，并且是均勻合理分布的，再利用PAT-B光束法平差軟件，進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)平差結(jié)算，將測區(qū)合并起來，應(yīng)用空三加密成果，輸出VortuoZo測圖工程文件。

2.2 數(shù)字正射影像技術(shù)的實施

無人機(jī)在遠(yuǎn)程超控下，到達(dá)制定測繪地點，通過對提前布控好的各個像片控制點或者顯著地標(biāo)進(jìn)行聯(lián)合測控，通過系統(tǒng)導(dǎo)航測繪技術(shù)對該地區(qū)的地形信息進(jìn)行全方位多角度的精準(zhǔn)測繪。數(shù)字正射影像技術(shù)的具體實施流程為：①DOM技術(shù)的實現(xiàn)。其技術(shù)依據(jù)為淡漠型的內(nèi)外范圍原色及數(shù)字高程模型DEM，適用于格列模型數(shù)字化航空相片的影像重采樣作業(yè)，通過調(diào)色、裁減等手段生成標(biāo)準(zhǔn)分幅的正攝影圖像；②獲取單片正射影像。導(dǎo)入影像數(shù)據(jù)及加密成果后，系統(tǒng)可自動生成DSM，并且自動應(yīng)用合適的濾波處理措施，將之轉(zhuǎn)變?yōu)镈EM格式，隨后在VortuoZo測圖系統(tǒng)中，可以相片為單位進(jìn)行糾正，生成單片正射影像；③生成影像定位文件“tfw”。選取圖幅范圍中的單片正射影像，應(yīng)用Inpho軟件進(jìn)行拼接、裁切、正影像輸出等，生成影像定位信息文件“tfw”。

結(jié)語：

我國國土面積達(dá)96萬平方米，面積廣闊，這使得土地資源的利用現(xiàn)狀掌控難度比較大，如果依靠傳統(tǒng)的人工測繪方式，不僅數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精確度比較低，而且耗時較長，工作效率也比較低，我國的第一次土地調(diào)查耗時就比較長，從1984年開始，直至1997年才完成這項工作，耗時13年。隨著計算機(jī)技術(shù)、傳感器等現(xiàn)代化信息技術(shù)的發(fā)展，測繪體系中不斷融入了新的技術(shù)元素，其中無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)的應(yīng)用，就大大提高了地形圖測繪工作效率及質(zhì)量，應(yīng)用這一技術(shù)，相關(guān)部門能夠快速掌握各個目標(biāo)區(qū)域的測繪信息，明確各個區(qū)域的界限、地物信息以及權(quán)屬信息，繪制出高質(zhì)量的地形圖。