無(wú)人機(jī)在地形測(cè)繪工程中的應(yīng)用

李興發(fā)

【摘 ?要】無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，可以快速高效生成 4D 數(shù)字化產(chǎn)品。本文主要從無(wú)人機(jī)應(yīng)用技術(shù)原理及優(yōu)勢(shì)角度出發(fā)，闡述了無(wú)人機(jī)在地形測(cè)繪工程應(yīng)用技術(shù)原理，論述了地形測(cè)繪工程中無(wú)人機(jī)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，論述了無(wú)人機(jī)在地形測(cè)繪工程中的應(yīng)用，并從不同角度進(jìn)行詳細(xì)分析，從而為無(wú)人機(jī)在地形測(cè)繪工程中的應(yīng)用研究提供參考。

【關(guān)鍵詞】地形測(cè)繪;測(cè)繪工程;測(cè)繪數(shù)據(jù)

引言

在新時(shí)期環(huán)境下，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的快速提升，以及科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，無(wú)人機(jī)技術(shù)水平得到有效提升，并廣泛應(yīng)用于不同行業(yè)和領(lǐng)域當(dāng)中，并通過(guò)不同的更新和優(yōu)化，結(jié)合航空攝像技術(shù)獲取有效的空中數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，能夠?qū)嵤?shù)字化地形測(cè)繪，并充分發(fā)揮自身作用，獲取高價(jià)值的測(cè)繪數(shù)據(jù)，從而為地形測(cè)繪實(shí)實(shí)施提供有效數(shù)據(jù)支持。

1無(wú)人機(jī)在地形測(cè)繪工程應(yīng)用技術(shù)原理及優(yōu)勢(shì)分析

1.1無(wú)人機(jī)在地形測(cè)繪工程應(yīng)用技術(shù)原理分析

無(wú)人機(jī)在應(yīng)用過(guò)程中主要以UAV無(wú)人機(jī)測(cè)繪系統(tǒng)為主，融入不同的技術(shù)，其中包括視頻影像傳輸處理技術(shù)、無(wú)人機(jī)遙控遙測(cè)技術(shù)以及空中拍攝技術(shù)等，在實(shí)施地形測(cè)繪時(shí)主要依靠機(jī)載數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、地面信息處理系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)航攝飛行控制軟件、地面航線設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件、影像航拍設(shè)備以及無(wú)人機(jī)設(shè)備，通過(guò)操控搭載數(shù)字航測(cè)設(shè)備的無(wú)人機(jī)來(lái)實(shí)施地形測(cè)繪工程的測(cè)量，并通過(guò)信息處理數(shù)據(jù)系統(tǒng)來(lái)有效分析無(wú)人機(jī)拍攝的測(cè)繪數(shù)據(jù)，通過(guò)后期的加工處理，確保其滿足相應(yīng)比例尺精度要求，從而有效獲取相應(yīng)的測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)地圖產(chǎn)品，為地形測(cè)繪工程實(shí)施提供有效保障。

1.2無(wú)人機(jī)在地形測(cè)繪工程應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

1.2.1在地形測(cè)繪工程實(shí)施過(guò)程中，無(wú)人機(jī)具有響應(yīng)能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)施地形測(cè)繪時(shí)，無(wú)人機(jī)能夠通過(guò)地空飛行來(lái)避免受到惡劣天氣的影響，從而獲取有效的測(cè)繪數(shù)據(jù)，并以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸方式來(lái)確保測(cè)繪數(shù)據(jù)的精確性和有效性

1.2.2無(wú)人機(jī)具有及時(shí)獲取數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，無(wú)人機(jī)能夠有效轉(zhuǎn)化數(shù)字化圖像，并積極結(jié)合航空測(cè)繪和衛(wèi)星遙感技術(shù)，進(jìn)一步促進(jìn)地形測(cè)繪的質(zhì)量和精確度。

1.2.3無(wú)人機(jī)具有靈活性優(yōu)勢(shì)，無(wú)人機(jī)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)通過(guò)高數(shù)碼成像設(shè)備來(lái)充分發(fā)揮垂直攝像和傾斜攝像功能，即使是非專業(yè)人員在經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)后依舊能夠?qū)嵤┱５臏y(cè)繪，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)能夠預(yù)設(shè)飛行路線來(lái)進(jìn)行拍攝，從而有效獲取拍攝數(shù)據(jù)[1]。

1.3影響無(wú)人機(jī)測(cè)繪精度的主要因素

1.3.1航攝高度與地面分辨率的關(guān)系

地面分辯率與航高成正比關(guān)系：本次實(shí)驗(yàn)采用的無(wú)人機(jī)是大疆精靈4Pro，其有效像素為2000萬(wàn)，采用不同航高對(duì)同一測(cè)區(qū)進(jìn)行航攝。航高與地面分辨率的關(guān)系相一致;并且航高每升高100m，平均地面分辨率增大約2.5cm;可以推算航高為1000m時(shí)，平均地面分辨率為0.25m，如不考慮其它因素的影響，其平面位置誤差可滿足航測(cè)規(guī)范中1∶2000地形圖中的平面位置限差要求。

1.3.2地形起伏引起的投影誤差

投影誤差是由地面起伏引起的像點(diǎn)位移，當(dāng)?shù)匦斡衅鸱鼤r(shí)，對(duì)于高于或低于某一基準(zhǔn)面的地面點(diǎn)，其像點(diǎn)與其在基準(zhǔn)面上垂直投影點(diǎn)的構(gòu)像之間有直線位移，中心攝影在垂直攝影的條件下，地形起伏引起的像點(diǎn)位移，其投影誤差的大小與像點(diǎn)至底點(diǎn)的距離、地形高差成正比，與平臺(tái)航高成反比[2]。像點(diǎn)至像底點(diǎn)的距離與航高成反比，因此地形起伏引起的投影誤差，可以通過(guò)增加航高來(lái)減少。但是低空無(wú)人機(jī)受多種因素的影響，一般相對(duì)航高小于1000m。

2無(wú)人機(jī)在地形測(cè)繪工程中的應(yīng)用分析

2.1無(wú)人機(jī)像控點(diǎn)布設(shè)在地形測(cè)繪工程中的應(yīng)用分析

地形測(cè)繪工程在應(yīng)用無(wú)人機(jī)過(guò)程中首先要實(shí)施像控點(diǎn)布設(shè)，其中主要涉及兩個(gè)環(huán)節(jié)，分別為像片控制點(diǎn)測(cè)量和區(qū)域網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)，區(qū)域網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)要依照平高點(diǎn)劃分航空拍攝路線，通過(guò)4條基準(zhǔn)線實(shí)施，同時(shí)針對(duì)旁向航線跨度位置和地形崎嶇位置分別劃分出2條和6條航線，針對(duì)一些地形不規(guī)則區(qū)域要補(bǔ)充設(shè)置相應(yīng)的航線。像片控制點(diǎn)測(cè)量主要利用GPS控制節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)施，級(jí)別為D級(jí)和E級(jí)，從而對(duì)檢測(cè)點(diǎn)和起算點(diǎn)來(lái)實(shí)施有效測(cè)繪，在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中利用控制手薄和接受設(shè)備，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)PTK控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)施控點(diǎn)測(cè)量，在確保測(cè)量工作順利的基礎(chǔ)上充分發(fā)揮該測(cè)繪技術(shù)優(yōu)勢(shì)[3]。同時(shí)，確保CORS網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一基礎(chǔ)上合理設(shè)置網(wǎng)絡(luò)PTK流動(dòng)站，促進(jìn)無(wú)人機(jī)與控制終端之間的傳輸質(zhì)量，并且能夠利用流動(dòng)站對(duì)手薄運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行有效測(cè)量，并根據(jù)區(qū)域地理坐標(biāo)來(lái)設(shè)置高程收斂以及投影參數(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊的有效工作。在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中要初始化設(shè)置數(shù)碼攝像機(jī)無(wú)人機(jī)，站點(diǎn)的觀測(cè)頻率設(shè)置為三次，并在檢測(cè)點(diǎn)實(shí)施檢測(cè)作業(yè)。

2.2無(wú)人機(jī)空中三角測(cè)量模式在地形測(cè)繪工程中的應(yīng)用分析

在實(shí)施像控測(cè)量流動(dòng)點(diǎn)觀察過(guò)程中，通常以三角架對(duì)重整齊方式來(lái)實(shí)施，該模式阿里應(yīng)用通常設(shè)計(jì)以下幾個(gè)步驟，分別有空中加密三角點(diǎn)測(cè)量、空中三角加密點(diǎn)等步驟，前者實(shí)施目的是為突出目標(biāo)區(qū)域空地位置，并對(duì)標(biāo)識(shí)距離實(shí)施有效控制，比如無(wú)人機(jī)航空攝像儀1：1000作為測(cè)量比例，則要實(shí)施空中三角加密標(biāo)識(shí)距離超過(guò)1.0mm，后者實(shí)施過(guò)程中，一旦測(cè)量區(qū)域出現(xiàn)河道或山谷，布設(shè)航線要有效控制高度差值，防止出現(xiàn)測(cè)量不穩(wěn)定情況，針對(duì)一些特殊地形測(cè)繪工程，比如地形平坦和坡度較大地形之間的過(guò)度，往往要增設(shè)空中三角加密點(diǎn)，添加數(shù)量控制在兩個(gè)，在規(guī)劃自由邊緣位置過(guò)程中，要在測(cè)量線區(qū)域外面來(lái)控制空中加密點(diǎn)，在完成空中三角點(diǎn)加密點(diǎn)工作后要實(shí)施進(jìn)一步測(cè)量工作，測(cè)量時(shí)主要包括數(shù)據(jù)傳遞、絕對(duì)定向確定、相對(duì)定向確定、內(nèi)定向確定以及前期準(zhǔn)備工作。其中內(nèi)定向涉及焦距、像素大小、像素值、像素等數(shù)據(jù)，相對(duì)定向涉及連接點(diǎn)上下視差以及上下殘差[4]。

2.3無(wú)人機(jī)補(bǔ)測(cè)操作在地形測(cè)繪工程中的應(yīng)用分析

在通過(guò)無(wú)人機(jī)實(shí)施地形測(cè)繪過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)測(cè)量盲點(diǎn)的重視力度，依照實(shí)際測(cè)量區(qū)域的范圍和位置來(lái)進(jìn)行科學(xué)化設(shè)計(jì)和布置，對(duì)于存在的測(cè)量盲區(qū)，主要獲取的數(shù)據(jù)資料以及無(wú)人機(jī)測(cè)繪來(lái)實(shí)施分析和對(duì)比，確保不會(huì)存下測(cè)量遺漏區(qū)域，一旦發(fā)現(xiàn)有遺漏區(qū)域要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)測(cè)，在實(shí)施地形測(cè)繪工程測(cè)量過(guò)程中，通過(guò)無(wú)人機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)全民化和整體性的測(cè)量，如果發(fā)生漏測(cè)等情況，則利用數(shù)據(jù)能夠有效實(shí)施補(bǔ)測(cè)，從而有效保障整個(gè)地形測(cè)繪的質(zhì)量和效率，同時(shí)，除了采取無(wú)人機(jī)再次測(cè)量的方式以外，還可以通過(guò)人工操作方式來(lái)實(shí)施測(cè)量，從而保障整個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)的完善性和準(zhǔn)確性[5]。同時(shí)，針對(duì)測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)的誤差，可以通過(guò)無(wú)人機(jī)來(lái)實(shí)施補(bǔ)測(cè)，從而防止人工因素的影響，依照預(yù)定的參數(shù)和操作模式來(lái)實(shí)施操作，為整個(gè)地形測(cè)繪工程實(shí)施提供有效保障。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，無(wú)人機(jī)在地形測(cè)繪工程中的應(yīng)用時(shí)，要融入不同的技術(shù)，能夠通過(guò)地空飛行來(lái)避免受到惡劣天氣的影響，從而給獲取有效的測(cè)繪數(shù)據(jù)，并以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸方式來(lái)確保測(cè)繪數(shù)據(jù)的精確性和有效性。結(jié)合航空測(cè)繪和衛(wèi)星遙感技術(shù)，進(jìn)一步促進(jìn)地形測(cè)繪的質(zhì)量和精確度，為地形發(fā)揮工程實(shí)施提供有效的保障。

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