地形測量中無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)分析

丁旭強(qiáng)

摘要：隨著我國科技的發(fā)展，無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)主要是通過低空輕小型無人機(jī)遙感系統(tǒng)來完成地形拍攝測量工作，具有高分辨率、靈活以及不受天氣影響等優(yōu)點(diǎn)，并且操作簡單，機(jī)動性強(qiáng)。此外，無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在地形測量中應(yīng)用的過程中，不但降低了人工計(jì)算難度，而且能夠大大提高計(jì)算精準(zhǔn)度與工作效率，為我國地形測量數(shù)據(jù)提供真實(shí)、科學(xué)依據(jù)。基于此，本文對工程測量中的無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：工程測量；無人機(jī)航空攝影；測量技術(shù)

無人機(jī)航空攝影在工程測量領(lǐng)域的應(yīng)用愈加廣泛，無人機(jī)可以由測量技術(shù)人員自由操控在測量靈活性與全面性方面發(fā)揮著重要作用。無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)與載人飛機(jī)航測技術(shù)相比具有較大的優(yōu)勢，比如具有較高的靈活性、成本低以及精細(xì)準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確的獲得影像。此外，在進(jìn)行地形測量的過程中，無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)的應(yīng)用與土地位置的精確性與準(zhǔn)確性有較大關(guān)系，并進(jìn)行數(shù)字影像圖的制作，以滿足調(diào)查地圖要求，可有效降低地形測量中的工作量，以此全面提升測量質(zhì)量。

1、無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)工作原理

無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)是利用無人機(jī)設(shè)備與攝影設(shè)備以及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、遙感設(shè)備技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對工程的測量。無人機(jī)航空攝影設(shè)備是在測量區(qū)域飛行測量的，所有飛行測量操作均由設(shè)備操控人員來實(shí)現(xiàn)。無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)包含了高空拍攝、視頻影像微波傳輸以及計(jì)算機(jī)影像信息處理等新型技術(shù)，主要是建立在無人駕駛飛機(jī)為平臺的基礎(chǔ)上，通過機(jī)載遙感設(shè)備獲得較高分辨率數(shù)字影像，比如輕型光學(xué)相機(jī)、高分辨率CCD 數(shù)碼相機(jī)以及激光掃描儀等，同時再根據(jù)業(yè)內(nèi)數(shù)字測圖軟件進(jìn)行影像的有效的處理，再根據(jù)實(shí)際需求制作成不同比例的地形圖。此外，無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)的運(yùn)用主要是以無人機(jī)作為飛行平臺，并通過專業(yè)數(shù)字航測設(shè)備對目標(biāo)地形進(jìn)行有效的拍攝，并在此基礎(chǔ)上實(shí)施有效的記錄，以獲得較高精度與分辨率的航空影像，再根據(jù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對影像進(jìn)行后期加工，以此制作出符合國家標(biāo)準(zhǔn)比例尺的地圖產(chǎn)品，比如1：1 000、1：2 000、1：5 000 等各種比例尺的地圖產(chǎn)品。

2、地形測量中無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)的應(yīng)用

地形測量當(dāng)中無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)運(yùn)用全面提升了測量施工的效率、質(zhì)量和安全，為了有效的發(fā)揮無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢與作用發(fā)揮，需要對其技術(shù)具體運(yùn)用過程進(jìn)行全面掌控，促進(jìn)技術(shù)有效性提升。下面對地形測量中無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行分析。

2.1地形測量區(qū)域的科學(xué)設(shè)計(jì)

在無人機(jī)航空攝影測量施工開始之前，要對地形測量區(qū)域進(jìn)行明確，根據(jù)工程建設(shè)的需求，對測量區(qū)域進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)。對于地形測量區(qū)域設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常精細(xì)的工作，這對無人機(jī)航空飛行的方案設(shè)計(jì)有重要的影響作用。首先，對工程建設(shè)要求與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，然后對工程量進(jìn)行計(jì)算明確，保證地形測量區(qū)域規(guī)劃效果能夠滿足工程建設(shè)的需求。測量區(qū)域空間是無人機(jī)航空飛行的區(qū)域，要對拍攝區(qū)域內(nèi)的所有內(nèi)容進(jìn)行分析整合，保證無人機(jī)飛行裝備能夠順利的飛行，并能夠?qū)π枰獪y量內(nèi)容進(jìn)行準(zhǔn)確、全面的拍攝。基于此，在地形測量區(qū)域設(shè)計(jì)當(dāng)中要從整體與細(xì)節(jié)兩個角度綜合分析，還要在規(guī)劃區(qū)域內(nèi)進(jìn)行形狀劃分，將測量區(qū)域分成正方形、長方形等小結(jié)構(gòu)，為無人機(jī)航空飛行提供便利。

2.2無人機(jī)航空飛行線路的科學(xué)設(shè)計(jì)

在地形測量期間通常會采用多臺無人機(jī)設(shè)備來同步進(jìn)行航空飛行拍攝，那么在所有無人機(jī)飛行拍攝期間就需要滿足兩個條件，一是要保證拍攝畫面的完整性與準(zhǔn)確性，二是要保證各個無人機(jī)飛行不會相互干擾和碰撞，尤其是航空飛行期間會有交叉運(yùn)行的情況，因而要提前對無人機(jī)航空飛行線路進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)。首先，無人機(jī)航空飛行具有時間限制，無法長時間的持續(xù)飛行，要根據(jù)無人機(jī)設(shè)備飛行時長特點(diǎn)，來對飛行線路進(jìn)行合理規(guī)劃。其次，采用多架無人機(jī)飛行的過程中，需要對線路交叉的內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)控制，保證航空飛行拍攝的高效性與合理性。通常多臺無人機(jī)設(shè)備是采用交叉運(yùn)行的，一方面利用多臺設(shè)備延長拍攝時長，另一方面保證航空拍攝的完整性。

2.3測量區(qū)域控制網(wǎng)的科學(xué)設(shè)置

建立測量區(qū)域控制網(wǎng)，即在測量區(qū)域內(nèi)采用一定的控制測量布點(diǎn)方案建立空中三角測量平差網(wǎng)。在該控制網(wǎng)中，需要利用已知控制點(diǎn)，在測區(qū)內(nèi)實(shí)地測定用于空中三角測量網(wǎng)的加密或直接用于測圖定向的像片控制點(diǎn)平面位置和高程，以便后期在室內(nèi)進(jìn)行控制點(diǎn)加密。計(jì)算測圖所需的大量控制點(diǎn)和像片外方位元素可以為4D產(chǎn)品生產(chǎn)提供定向控制點(diǎn)和像片定向參數(shù)，為測圖提供統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)，以及在模型中進(jìn)行地面點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算。針對測量區(qū)域控制網(wǎng)的設(shè)置，需從整體角度出發(fā)，使控制網(wǎng)能夠準(zhǔn)確的把握住無人機(jī)航空攝影測量的所有環(huán)節(jié)，全面強(qiáng)化測量區(qū)域測量質(zhì)量與效率，避免測量過程中出現(xiàn)問題，影響測量效果。

2.4無人機(jī)測繪的數(shù)字化測圖以及繪圖技術(shù)

數(shù)字化測圖主要通過采集立體數(shù)據(jù)以及對數(shù)字編碼進(jìn)行編輯等來完成數(shù)據(jù)測量工作。另外，在對數(shù)字地形圖進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時，目前主要通過CAD系統(tǒng)來完成編制大比例尺地形圖的任務(wù)。同時，利用相關(guān)編輯軟件可以對線形圖像信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化，并構(gòu)建數(shù)字化模型，從而為圖像數(shù)據(jù)的分析提供更加準(zhǔn)確的參考依據(jù)。數(shù)字化圖像通過系統(tǒng)的自動化操作以及人工作業(yè)方式來完成定向作業(yè)。影像數(shù)據(jù)在被導(dǎo)入程序中后，系統(tǒng)將通過自動配置來獲得DSM數(shù)據(jù)，再通過對圖像數(shù)據(jù)的濾波調(diào)整來獲取DEM地形圖像。然后測圖系統(tǒng)就以此為基礎(chǔ)制作正射影像，優(yōu)化調(diào)制數(shù)字航攝的測量模塊。調(diào)制時，主要是以單獨(dú)像對范圍為基礎(chǔ)，圍繞像主點(diǎn)來對整體相片進(jìn)行調(diào)制糾正，從而獲得正射影像。

2.5地形測量區(qū)域場外控制點(diǎn)的設(shè)置與運(yùn)行

在無人機(jī)的航空攝影過程中，還要對測量技術(shù)給以足夠的關(guān)注，保證拍攝結(jié)果的準(zhǔn)確性。要盡可能地使拍攝結(jié)果準(zhǔn)確，需要作業(yè)人員在這一過程中，合理設(shè)置像控點(diǎn)。進(jìn)行控制點(diǎn)的設(shè)置時，應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)規(guī)程及現(xiàn)場真實(shí)狀況，最大限度地保證測量結(jié)果的精準(zhǔn)性。在進(jìn)行立體建模時，要求工作人員參考外控點(diǎn)的情況，對其布置的合理性進(jìn)行分析。

3、結(jié)束語

綜上所述，無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)能夠有效在地形測量過程中進(jìn)行底圖制作，與實(shí)地調(diào)查相比具有較高的使用價值，不但拍攝圖像清晰度較高，便于工作人員分類與判斷，而且還能夠在底圖中標(biāo)注權(quán)屬，有效節(jié)省人工繪制時間，以此提升工作人員工作效率。另外，無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)能夠有效降低野外測繪工作量，并且達(dá)到了測圖要求，與傳統(tǒng)測量技術(shù)相比有較大的優(yōu)勢，為提高測量工作質(zhì)量的提高奠定良好的基礎(chǔ)，以此提升我國經(jīng)濟(jì)的全面可持續(xù)發(fā)展。

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[2]張寧寧，丁旭東，趙鵬.無人機(jī)航空攝影測量在河道地形圖測繪中的應(yīng)用[J].江蘇水利，2018（12）：31-34.

（作者單位：蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院）