無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在地形測(cè)繪中的應(yīng)用探析

梁運(yùn)興

摘 要 在社會(huì)的發(fā)展過程中，人們對(duì)地形測(cè)繪工作提出了更高的要求，以往的航空測(cè)量模式已無(wú)法滿足現(xiàn)階段社會(huì)發(fā)展的需要。而無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在以往航空測(cè)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化，具有靈活高效、精細(xì)準(zhǔn)確、便捷穩(wěn)定的優(yōu)良特點(diǎn)。文章根據(jù)現(xiàn)階段無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，對(duì)無(wú)人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)在地形測(cè)繪中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，以便為地形測(cè)繪工作效率的提升提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞 無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)；地形測(cè)繪；應(yīng)用

中圖分類號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2018）215-0098-02

無(wú)人機(jī)技術(shù)的不斷更新優(yōu)化，為無(wú)人機(jī)載數(shù)碼相機(jī)航空攝像技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用提供了依據(jù)。無(wú)人機(jī)技術(shù)與航空攝像測(cè)量技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，不僅提高了數(shù)字化地形測(cè)繪工作效率，而且為地形測(cè)繪環(huán)節(jié)的安全進(jìn)行提供了保障。同時(shí)無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)測(cè)量技術(shù)靈活、測(cè)量效率高等優(yōu)勢(shì)也在大規(guī)模地形測(cè)量中具有良好的應(yīng)用價(jià)值。因此結(jié)合無(wú)人機(jī)航空攝像測(cè)量技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)，對(duì)其在地形測(cè)繪中的應(yīng)用進(jìn)行適當(dāng)分析具有非常重要的意義。

1 無(wú)人機(jī)航空攝像測(cè)量技術(shù)在地形測(cè)繪中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 響應(yīng)能力強(qiáng)

在無(wú)人機(jī)航空攝像測(cè)量技術(shù)應(yīng)用過程中，由于大多為低空飛行的模式，其可以脫離不良天氣狀況的影響，從而達(dá)到良好的數(shù)據(jù)響應(yīng)能力。而無(wú)人機(jī)航空攝像測(cè)量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｊ剑部梢员ＷC階段地形測(cè)繪過程中獲得幾百平方公里的航空測(cè)量信息數(shù)據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)獲取及時(shí)

在無(wú)人機(jī)航空拍攝過程中，可在保證傳送影響高精準(zhǔn)性的同時(shí)，將數(shù)字化圖像轉(zhuǎn)化為三維正攝影影像圖，或者進(jìn)行三維可視化圖像轉(zhuǎn)化。相關(guān)數(shù)據(jù)圖像的可視化應(yīng)用，不僅可以為實(shí)際地形勘測(cè)工作提供有效的數(shù)據(jù)支持，而且可以通過與衛(wèi)星遙感、航空測(cè)繪等工作的結(jié)合，促使整體地形測(cè)繪精確程度得到有效的提升[1]。

1.3 機(jī)動(dòng)靈活性

由于無(wú)人機(jī)內(nèi)部具有精度較高的數(shù)碼成像設(shè)備，其具有傾斜、垂直攝像兩種功能，這種情況下無(wú)人機(jī)就可以在缺乏專業(yè)起降區(qū)域的基礎(chǔ)上，開展正常的攝像測(cè)繪工作。相較于傳統(tǒng)航空攝像技術(shù)而言，無(wú)人機(jī)還可以通過預(yù)先飛行航線的設(shè)置，開啟自動(dòng)飛行模式，從而在不良工況下保證良好的圖像拍攝精度。同時(shí)無(wú)人機(jī)可以通過多個(gè)地形測(cè)量航拍點(diǎn)的一次設(shè)置，在完成相應(yīng)航拍點(diǎn)數(shù)據(jù)采集過程中將周邊區(qū)域地面情況進(jìn)行實(shí)時(shí)上傳，從而提高整體工作效率。

2 無(wú)人機(jī)航空攝像測(cè)量技術(shù)在地形測(cè)繪中的應(yīng)用

2.1 像控點(diǎn)布設(shè)

像控點(diǎn)布設(shè)是無(wú)人機(jī)航空攝像測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的首要環(huán)節(jié)，其主要暴恐區(qū)域網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)、像片控制點(diǎn)測(cè)量?jī)蓚€(gè)環(huán)節(jié)[1]。其中在區(qū)域網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)環(huán)節(jié)，主要根據(jù)平高點(diǎn)特點(diǎn)，將區(qū)域網(wǎng)點(diǎn)依照航空拍攝線路跨度特點(diǎn)，劃分為4條基線；而在旁向航線跨度位置可劃分為2條航線；在地形崎嶇位置可劃分為6條航拍基線；在不規(guī)則區(qū)域網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)環(huán)節(jié)可將其不均勻凹凸位置進(jìn)行平高點(diǎn)的補(bǔ)充布設(shè)。而在像片控制點(diǎn)測(cè)量環(huán)節(jié)，主要采用D、E級(jí)別的GPS控制節(jié)點(diǎn)，分別對(duì)起算點(diǎn)、檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。在具體像片控制點(diǎn)測(cè)量環(huán)節(jié)，主要利用接收設(shè)備、控制手簿等設(shè)備，將其納入整體的網(wǎng)絡(luò)PTK控制系統(tǒng)后，依照網(wǎng)絡(luò)PTK運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行像控點(diǎn)測(cè)量工作。為了保證像控點(diǎn)測(cè)量工作的順利進(jìn)行，可預(yù)先設(shè)定整體區(qū)域內(nèi)像控點(diǎn)均為平高點(diǎn)。在這個(gè)基礎(chǔ)上，可在統(tǒng)一的CORS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，將網(wǎng)絡(luò)PTK流動(dòng)站進(jìn)行合理設(shè)置，保證數(shù)據(jù)控制終端與無(wú)人機(jī)航拍數(shù)據(jù)的有效傳輸。同時(shí)在保證PTK測(cè)量流動(dòng)站運(yùn)行觀測(cè)效果符合標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，可將測(cè)量手簿流動(dòng)站點(diǎn)運(yùn)行參數(shù)，依照相應(yīng)區(qū)域地理坐標(biāo)，進(jìn)行平面、高程收斂精度及參數(shù)的設(shè)置，保證參考站點(diǎn)數(shù)據(jù)通訊的穩(wěn)定進(jìn)行。在具體的像控點(diǎn)貫徹過程中需要對(duì)無(wú)人機(jī)及數(shù)碼攝像設(shè)備進(jìn)行初始化設(shè)置，并在獲得無(wú)人機(jī)及其數(shù)碼攝像設(shè)備固定解之后，在每個(gè)站點(diǎn)設(shè)定三次觀測(cè)頻率。且每次檢測(cè)作業(yè)開始位置、結(jié)束位置全部在已經(jīng)檢測(cè)后的控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行。在PTK平面控制點(diǎn)測(cè)量平面坐標(biāo)環(huán)節(jié)，應(yīng)控制殘差最大值在1.6cm以上，限額差值在±1.9cm左右；而高程坐標(biāo)轉(zhuǎn)換殘差應(yīng)在-2.8cm以下，限額差值在±4.9cm左右。

2.2 空中三角測(cè)量模式

在像控點(diǎn)測(cè)量流動(dòng)點(diǎn)觀察環(huán)節(jié)，主要采用三角架對(duì)中整齊的模式，空中三角測(cè)量模式在實(shí)際航空攝像測(cè)量過程中主要包括空中三角加密點(diǎn)選擇、空中加密三角點(diǎn)測(cè)量等幾個(gè)環(huán)節(jié)[3]。其中空中三角加密點(diǎn)選擇過程中，需要選擇區(qū)域空地的突出位置，并控制空中三角加密點(diǎn)標(biāo)識(shí)距離，若在無(wú)人機(jī)航空攝像1/1000圖像測(cè)量過程中需控制空中三角加密點(diǎn)標(biāo)識(shí)距離在1.0mm以上。在空中三角加密點(diǎn)設(shè)置環(huán)節(jié)，若出現(xiàn)山谷或河道航線布設(shè)時(shí)，應(yīng)加大對(duì)標(biāo)準(zhǔn)航拍測(cè)量節(jié)點(diǎn)間高度差值間的控制，避免標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)高度差值過大導(dǎo)致相對(duì)定向出現(xiàn)不穩(wěn)定因素；而在地面較平坦的航拍區(qū)域向地面坡度較大區(qū)域轉(zhuǎn)化過程中，需要進(jìn)行空中三角加密點(diǎn)的適當(dāng)增設(shè)，一般每個(gè)像控點(diǎn)需增設(shè)2個(gè)左右；而在自由邊緣位置測(cè)繪范圍規(guī)劃時(shí)，需要將空中三角加密點(diǎn)控制在測(cè)量線以外。在空中三角加密點(diǎn)設(shè)置完畢之后，需要對(duì)空中三角進(jìn)行測(cè)量作業(yè)。在具體的測(cè)量作業(yè)中主要包括前期準(zhǔn)備、內(nèi)定向確定、相對(duì)定向確定、絕對(duì)定向確定、數(shù)據(jù)傳遞等幾個(gè)環(huán)節(jié)。其中內(nèi)定向主要包括像素、像素值、像素大小、焦距等航空攝像拍攝檢定數(shù)據(jù)；而相對(duì)定向監(jiān)督主要包括連接點(diǎn)上下視差誤差、連接點(diǎn)上下視差最大殘差兩個(gè)方面，在實(shí)際無(wú)人機(jī)數(shù)碼航空攝像測(cè)量過程中，需要分別控制其在1/3像素、2/3像素左右。需要注意的是在地形較復(fù)雜的區(qū)域，可適當(dāng)調(diào)控影像精度1/2左右。

2.3 全數(shù)字化測(cè)圖及數(shù)字正射影像圖繪制

在全數(shù)字化圖像測(cè)量過程中，主要采用EPS2008加載MAPMATRIX4.1系統(tǒng)，通過立體數(shù)據(jù)采集、編輯編碼數(shù)學(xué)賦予等過程，可實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)測(cè)量。在全數(shù)字化地形圖像數(shù)據(jù)分析過程中，一般需要利用AtuoCAD2010系統(tǒng)進(jìn)行大比例尺度圖像編制，通過圖像編輯軟件的應(yīng)用，可將線性規(guī)劃地形圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為DWG格式，結(jié)合相應(yīng)數(shù)據(jù)地形模型的構(gòu)建，可為數(shù)據(jù)圖像定向分析提供依據(jù)。在實(shí)際全數(shù)字化數(shù)字圖像定向作業(yè)中，主要利用人工與自動(dòng)系統(tǒng)相結(jié)合的形式。即在相應(yīng)地形影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)程序后，通過系統(tǒng)自動(dòng)配置，可生成DSM格式的數(shù)據(jù)文檔。在獲得完善的DSM數(shù)據(jù)文檔之后，可對(duì)其圖像濾波進(jìn)行合理調(diào)控，從而獲得與地形影像相符的DEM圖像。在這個(gè)基礎(chǔ)上，可利用測(cè)圖系統(tǒng)正攝像制作功能，對(duì)全數(shù)字?jǐn)z像測(cè)量模塊進(jìn)行優(yōu)化調(diào)制。在具體攝像測(cè)量模塊調(diào)制過程中，可結(jié)合單獨(dú)像對(duì)范圍，將像主點(diǎn)作為整體像片調(diào)制的核心，以此為依據(jù)采取適當(dāng)?shù)南衿m正措施，為最終單片正射影像的獲得提供依據(jù)。

全數(shù)字化圖像測(cè)量主要針對(duì)航空攝像無(wú)法有效測(cè)量的地形結(jié)構(gòu)，如死角、隱蔽地理位置等[4]。在全數(shù)字化圖像測(cè)量過程中一般需要在航空內(nèi)測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行人工外業(yè)補(bǔ)測(cè)作業(yè)，通過局部測(cè)量結(jié)果的對(duì)比分析，的及時(shí)尋找出測(cè)量失誤位置并進(jìn)行實(shí)際修正。保證數(shù)字圖像測(cè)量精確度。而數(shù)字正射影像圖制作主要是綜合利用全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)、INPHO軟件數(shù)據(jù)處理的形式，得到高精確度的數(shù)字圖像模型。在具體的操作過程中，首先可依據(jù)數(shù)字高程模型精度，對(duì)局部影像數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)修整處理，便于像片數(shù)字正射影像的準(zhǔn)確獲得；然后在均色影像處理過程中，可針對(duì)影像色彩、對(duì)比度、亮度等模塊，采取適當(dāng)微調(diào)整措施，從而保證數(shù)字影像均勻度；最后對(duì)數(shù)字正射影像鑲嵌接邊精度進(jìn)行進(jìn)一步檢測(cè)，保證鑲嵌線精度符合標(biāo)準(zhǔn)。此外，在無(wú)人機(jī)航空測(cè)量過程中，基于無(wú)人機(jī)低空飛行的特點(diǎn)，應(yīng)注意控制極端天氣對(duì)地形測(cè)繪質(zhì)量的不利影響。即盡可能選擇風(fēng)速較小且穩(wěn)定的晴朗天氣，降低折射、散射等情況的出現(xiàn)概率。

3 結(jié)論

綜上所述，在無(wú)人機(jī)航空攝像遙感技術(shù)的發(fā)展過程中，我國(guó)無(wú)人機(jī)航空攝像測(cè)量技術(shù)應(yīng)用范圍不斷拓展，在地形測(cè)繪工作中得到了有效的影響。為了促使無(wú)人機(jī)航空攝像測(cè)量技術(shù)實(shí)際價(jià)值得到充分的發(fā)揮，在具體無(wú)人機(jī)航空攝像測(cè)量技術(shù)應(yīng)用過程中，相關(guān)人員可根據(jù)數(shù)字圖像精度要求，進(jìn)行合理像控點(diǎn)及空中三角加密點(diǎn)的布設(shè)、測(cè)量，結(jié)合INPHO、EPS等相關(guān)軟件的應(yīng)用，提高整體無(wú)人機(jī)航空攝像測(cè)量技術(shù)應(yīng)用效率。

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