無人機測繪數據處理關鍵技術及應用思考

胡欣 趙璐嘉 江西省核工業地質局二六五大隊

一、無人機測繪的優勢

無人機（UAV）搭載測繪設備完成包括攝影、定點、掃描等任務，在民用應用領域已經取得了較好的效果，且在2018 年被HSC 定義成“會飛的照相機”，目前受到全世界的重視和推廣。相較于其他類型的測繪技術，無人機測繪具有明顯的優勢：①環境適應能力強。無人機對于人力要求較低，在搭載優良續航功能和精準控制或智能控制功能后，無人機能夠對多種復雜的環境進行克服，如高地、陡坡、荒地等人力難以到達的區域，并且不容易受到環境中的霧、光線等的限制，幾近于實地獲取最真實的測繪數據。②經濟效益大。無人機可以廣泛用于各種測繪工作，在不同行業和工作要求下均能很好的完成任務，并且在測繪時無人機根據機型可以完成800km 以上半徑的遠距離任務，有效節約了人力、設備等測繪投入，且根據現有的數據顯示，無人機除了操作失誤之外極少出現故障，因此設備損耗率極低。③技術可靠性高。無人機可與三維、GPS、GIS、RTK、遙感、激光等多種技術進行適配，利用高、低空測繪獲取精準的數據信息，為繪制地圖提供有力幫助，同時操作靈敏，可以靈活應對測繪中的各種情況，通過虛擬數據網絡回傳數據，在專業系統的支持下快速完成測繪成圖。

二、無人機測繪數據處理關鍵技術

（一）空中三角測量

空中三角測量技術是無人機測繪的基礎數據處理技術之一，該技術將航拍的圖片和目標點位進行處理，并且利用空間幾何原理以相片為基礎，對相片之外的其他信息進行計算和表示，但是鑒于無人機測繪時設備自身的穩定問題較多，所以在處理時具有一定的難度。其中較為常用的是以GPS/IMU輔助測量，需要準備原始的影像數據、POS數據、目標控制點位和相機參數等，根據系統預設程序和方程及人工干預完成空三解算。實施初步的空三加密，在加密結束之后獲得必要的外方位元素，而后把這些數據當成關鍵性POS 數據，這些數據可以使用在空中三角測量流程中，而后再實施像點匹配流程，通過這種方式能夠獲得較強的匹配精度，顯著提升整體實效性。在量測結束之后要進行最終的平差解算，首先要放大物方標準方差權，在此基礎上消除粗差，接著逐漸提高物方權重，保證粗差被全部探測出來，最后再給合適的權值進行平差。

（二）DOM 與DEM

DOM 技術是無人機測繪的精要攝像技術，先將無人機采集的照片進行預處理，并根據使用需求和照片隱含的信息確定基本范圍，對圖片進行深度加工和裁剪，將成型的圖片制作成為具備精細內容的DOM 照片集合。并且該技術集中使用了包括光影處理、影像對比與補償、錯誤糾正、重疊修剪、光色補償、紋理增強等基本技術，將圖像的細節處理得更加真實，有助于后期深度分析和使用。DEM 則是無人機測繪中的可靠數字高程模型，在獲取具有局限性的高程數據之后，經過處理獲得初步的綜合建模。但該技術對于初步信息的要求較高，尤其是地面建筑或其他阻擋物可能會對數據精度產生較大的影響，因此需要依靠專業人員結合相關的程序對航測數據進行編輯和補償修正，如剝離建筑物的高程數據、對比歷史數據進行高程刪減等，以提高最終建模數據的精準度。

三、無人機測繪相關技術的應用

（一）應用方向

目前無人機在監控、測量、廣告、公安、科研等領域應用廣泛，對于無人機測繪而言，重要應用有如下形式：①地理測繪。包括一般的地理特征采集和分析構圖，也包含了在工程建設中的測繪工作，通過無人機采集相應的地理數據，由CAD、三維成像等技術為支撐，全方位繪制出目標區域的圖像樣本，尤其是在大范圍和高精度的測繪要求下，無人機往往能夠通過動態監測、高分辨率、精準定位巡航等優勢，建立高真度的一手數據，再由系統分析整理和綜合，獲得地理數據資源，作為建設規劃和地理研究的可靠資料。②環境保護。無人機測繪簡便、快速的特點，使之具備了應對不確定環境問題的能力，如植被變化、水體污染、固體污染、海岸情況、濕地面積、溢油污染等，通過無人機精準監測和攝像、定位等數據反饋，可以幫助相關部門快速獲取污染等級、污染類型、擴散速度等情況，利用高空測繪數據為比對，也可以確定采取的控制措施所達到的效果。③災情偵查。利用無人機快速執行與返回的能力，在災情處理時可以爭取搶救時間，通過高空測繪獲取目標區域的具體情況，如地震、滑坡、泥石流、森林火災等大范圍的災害中，無人機能夠準確發現災害的范圍、安全地點、救援行進路線等，并且其較強的機動性還能保障及時地提供動態災情變化情況，為救援應急工作提供準確的情報。

（二）應用保障

無人機測繪相關技術必然會被社會各行各業廣泛使用，在推廣應用的過程中需要保證應用的可靠性，因此需要做好兩方面的工作：①建立起應用實踐記錄方案，對無人機測繪實踐的細節進行記錄，包括所取得的效果、出現的問題、應用缺陷等，通過長時間的大量數據比對，總結出應用經驗和改良依據。②加強無人機測繪與智能科技的銜接，如利用衛星定位系統實現智能導航和自動巡航；依靠云存儲和云計算、云傳輸等技術，使無人機測繪成為高效的數據自動處理技術；通過多元化的智能訓練，使無人機測繪系統具備自主判斷和決策的基本能力等。

四、總結

數據處理是測繪的關鍵，采集數據的整理、篩選、分類和再生成一系列處理流程后獲得目標文件，但是無人機搭載測繪設備開展工作，所產生的數據龐大且繁雜，如何進行深度精撿和修補，需要依靠專門的技術對數據進行綜合處理，鑒于無人機測繪的優勢，推廣相關應用也成為推動各行業測繪工作數字化和信息化發展的必要舉措。