無人機測繪數(shù)據(jù)處理技術及應用

張瑩瑩 程海波

摘要：無人機測繪技術屬于一種高新技術，在動態(tài)監(jiān)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(shù)據(jù)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(yōu)勢充分利用起來，提升整個測繪行業(yè)的發(fā)展水平。

關鍵詞：無人機測繪；數(shù)據(jù)處理；關鍵技術？

1 引言

無人機測繪測量系統(tǒng)作為現(xiàn)代化測繪測量裝備體系的重要組成部分，不僅在測繪測量應急保障服務中起著重要作用，也在國家政府部門的應急救援體系中充當著重要角色。推廣應用無人機測繪測量技術，一是能夠有效提高測繪測量應急服務保障水平，二是能夠有效的增強測繪測量成果，三是能夠有效促進數(shù)字化城市建設的步伐，四是能夠有效的提高社會管理效能。

2 無人機測繪數(shù)據(jù)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(tǒng)是一個比較復雜的系統(tǒng)，包括了以導航系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)以及動力系統(tǒng)為主的多種系統(tǒng)。若根據(jù)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。而無人機測繪數(shù)據(jù)處理指的是根據(jù)控制點所提供的數(shù)據(jù)，將無人機拍攝的航空圖像或者航飛數(shù)據(jù)進行處理，進而形成數(shù)字測繪產(chǎn)品的一個過程。盡管與傳統(tǒng)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。

3 無人機測繪數(shù)據(jù)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(nèi)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(chǎn)生影響。因此，必須對其進行校正。

3.2 DOM生產(chǎn)

DOM即數(shù)字正射影像技術，其指的是通過對航空相片的數(shù)字微分糾正與鑲嵌，并根據(jù)特定的圖幅范圍對進行裁剪而形成的數(shù)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。無人機航空拍攝產(chǎn)生DOM的過程，主要有DEM數(shù)據(jù)處理、影像糾正處理、影像勻光勻色處理等，而DEM處理的質(zhì)量直接影響著DOM的精度。

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(tài)具有一定的不穩(wěn)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(tài)與位置進行準確記錄。PPK技術即動態(tài)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(tǒng)的測量技術，PPK技術不僅對通視條件、季節(jié)、氣候以及能見度等外界環(huán)境條件的要求比較小，而且作業(yè)半徑比較大，能夠達到30千米。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(tǒng)，其屬于一種自主式的導航系統(tǒng)，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(tài)信息，可以被應用在空中的三角測量。

3.4 DEM生產(chǎn)

DEM即數(shù)字高程模型，即指利用有限的地形高程的數(shù)據(jù)信息，對地形地面進行數(shù)字化模擬，屬于數(shù)字地形模型的一種，同時也與DOM的精度具有直接聯(lián)系。盡管無人機航空的軟件已經(jīng)做到了自動匹配，但鑒于現(xiàn)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(xiàn)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(shù)據(jù)產(chǎn)品的具體應用

4.1 環(huán)境監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境保護與治理的重要內(nèi)容。應用無人機測繪數(shù)據(jù)處理產(chǎn)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(xiàn)對環(huán)境污染情況的監(jiān)測，特別是關于排污污染方面的監(jiān)測。不僅如此，在海洋監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、溢油監(jiān)測、濕地監(jiān)測、海岸帶監(jiān)測、固體污染物監(jiān)測以及植被生態(tài)監(jiān)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(shù)據(jù)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(nèi)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(shù)據(jù)產(chǎn)品，應用到國土測繪當中，利用無人機進行土地資源數(shù)據(jù)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(qū)土地使用的實際情況，對國土資源動態(tài)監(jiān)測與調(diào)查、土地利用動態(tài)圖監(jiān)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。

4.3 災情救援

在發(fā)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(fā)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(xiàn)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(qū)地段的影像，并由影像分析獲得了重要數(shù)據(jù)，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(fā)揮了重要作用。

5 結論

無人機測繪數(shù)據(jù)產(chǎn)品的特點比較明顯，不僅具有較快的時效性與較高的分辨率，同時其生產(chǎn)周期也比較短。正是因為如上優(yōu)勢，無人機測繪數(shù)據(jù)產(chǎn)品被廣泛應用在各行各業(yè)中，其中，以環(huán)境監(jiān)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(shù)據(jù)處理之后，深入分析了無人機測繪數(shù)據(jù)處理的關鍵技術及其應用。通過研究發(fā)現(xiàn)，無人機測繪數(shù)據(jù)處理的關鍵技術主要包括：相機校驗、DOM生產(chǎn)、PPK和INS、DOM生產(chǎn)等。總而言之，隨著計算機技術與可視化技術發(fā)展水平的不斷提高，加之虛擬現(xiàn)實技術的應用，不僅提高了無人機測繪數(shù)據(jù)處理效率，同時也豐富了數(shù)字測繪產(chǎn)品的表現(xiàn)形式，擴大了其應用范圍。

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（作者單位：自然資源部經(jīng)濟管理科學研究所；黑龍江省測繪科學研究所1

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