測繪工程中無人機攝影測量技術(shù)運用分析

姜皓然

【摘 要】與傳統(tǒng)的人工測量相比，無人機具有靈活、快速、操作范圍廣等優(yōu)點。無人機傾斜攝影測量技術(shù)是指無人機配備多鏡頭攝像機，對拍攝區(qū)域進行全方位無死角拍攝，然后通過室內(nèi)差分處理，制作出三維真實場景模型。斜向攝影測量具有全面、直觀、高效、低成本、高精度的特點。本文分析了無人機攝影測量技術(shù)在測繪工程中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】測繪工程;無人機;攝影測量技術(shù);運用分析

引言

進入21世紀(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，它對各行各業(yè)都產(chǎn)生了非常重要的影響，斜攝影測量就是其中之一。攜帶的傳感器數(shù)量不限于一個，完成了圖像的同步采集，從而獲得更多的地物真實信息。這項技術(shù)有其獨特的優(yōu)點，在經(jīng)濟建設(shè)的許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

1測繪工程技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，測繪工程技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個方面。① 隨著計算機技術(shù)和機器人技術(shù)的發(fā)展，測繪工程技術(shù)開始向智能化、機械化方向發(fā)展。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)受到巨大沖擊，經(jīng)濟發(fā)展方向發(fā)生重大變化，為中國經(jīng)濟發(fā)展和現(xiàn)代化進程開辟了新的可能性和方向;② 與傳統(tǒng)測繪技術(shù)相比，現(xiàn)代測繪工程的測繪方法發(fā)生了重大變化，包括GPS、GIS、RS等現(xiàn)代測繪技術(shù)，為工程測繪帶來了更多的可能性。同時，隨著技術(shù)的發(fā)展越來越豐富，測繪工程技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也開始逐步實現(xiàn)，促進了測繪工程技術(shù)的多元化發(fā)展;③ 在現(xiàn)代測繪工程技術(shù)中，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用，極大地提高了測繪工作的效率，使測繪工作更加方便。在提高效率的基礎(chǔ)上，由于信息技術(shù)的應(yīng)用，精度也得到了很大的提高。同時，現(xiàn)代測繪工程技術(shù)利用電子信息傳輸，通過互聯(lián)網(wǎng)進行多重備份和存儲，有效避免了紙質(zhì)信息傳輸帶來的信息傳輸不準(zhǔn)確和信息傳輸缺陷。表達不清等缺點大大提高了信息處理的效率。

2無人機航空攝影

無人機航空攝影主要包括無人機發(fā)射、作業(yè)飛行、無人機回收、數(shù)據(jù)檢查等步驟。1）選擇適宜的起降場地，在接收到飛行指令后，發(fā)射無人機。2）地面站實時監(jiān)控?zé)o人機數(shù)據(jù)采集，由于無人機集成可高精度的差分系統(tǒng)，只需獲取無人機端的差分?jǐn)?shù)據(jù)和地面端的基站數(shù)據(jù)即可。3）無人機完成飛行任務(wù)后，返航到降落點上空，在操控員能夠掌控?zé)o人機的前提下，用遙控器切換到人員操縱模式，引導(dǎo)無人機安全著陸。4）從存儲設(shè)備中導(dǎo)出影像數(shù)據(jù)和差分?jǐn)?shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)檢查，看數(shù)據(jù)是否合格，如不合格，進行補飛工作。

3傾斜攝影測量的原理

傾斜攝影測量是在無人機上搭載多臺相機，同時從下視、斜視等不同視場角度進行影像獲取，獲取的信息可以完整地表達地物的具體情況。相對于地面成90°夾角拍攝獲取的影像稱為垂直影像，相對于地面有相對應(yīng)的夾角拍攝獲取的影像稱為傾斜影像。把傾角大于15°的拍攝相機都稱為傾斜相機。傾斜攝影的發(fā)展不是對限定相機鏡頭數(shù)量進行設(shè)計，傾斜相機的關(guān)鍵指標(biāo)是獲取不同方向影像的能力和每個架次作業(yè)范圍的大小。

4基本功能設(shè)計

（1）基礎(chǔ)航線規(guī)劃功能。支持通過區(qū)域設(shè)置、重疊度、飛行高度自動生成航線，同時支持修改飛行參數(shù)、添加航點、導(dǎo)出等功能。參數(shù)設(shè)置包括：相機參數(shù)（焦距、傳感器分辨率、尺寸、快門，拍照模式為等時和等距）、航向重疊率、旁向重疊率、主航線角度、云臺俯仰角度、飛行速度、飛行高度、目標(biāo)地面采樣間隔（GSD）、相機朝向等。內(nèi)置多種相機參數(shù)數(shù)據(jù)庫及高德、百度等在線地圖。（2）一般區(qū)域的航線規(guī)劃。通過導(dǎo)入矢量圖層或手動編輯的方式確定采集范圍，輸入高度信息，按照前文航線規(guī)劃研究的方法，選擇合適的航線飛行方式，自動實現(xiàn)無人機的加密飛行或者規(guī)避飛行，在復(fù)雜地形下飛行時會自動升高或降低單條飛行航線高度，保持相對地面高度的一致。（3）特殊地物的航線規(guī)劃。通過導(dǎo)入矢量圖層或手動編輯的方式確定地物的范圍，并設(shè)置高度、重疊率、建筑物距離等參數(shù)后自動生成航線。可以選擇環(huán)形規(guī)劃方式或水平“之字形”規(guī)劃方式。（4）復(fù)雜地貌的航線規(guī)劃。通過導(dǎo)入矢量圖層或手動設(shè)定的方式確定地貌范圍，依據(jù)高度信息、重疊率以及鏡頭方位，按照前文航線規(guī)劃研究的方法，自動生成航線，自動實現(xiàn)無人機的加密飛行。在復(fù)雜地形飛行時可自動升高或降低航點高度，保持與地面的相對高度一致。（5）航點修改。支持系統(tǒng)中航點直接編輯，也支持將航點導(dǎo)出為xml、txt等文本格式，經(jīng)修改后的文件可重新導(dǎo)入系統(tǒng)中替換原航點信息。（6）基于圖幅的航線規(guī)劃。支持導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)地形圖幅和自定義圖幅，可在系統(tǒng)中進行圖幅的搜索定位和根據(jù)圖幅自動生成航線。

5外業(yè)像控選點測量

無人機是通過無線電傳輸信號進行遠程控制的設(shè)備或通過實施使用機載電子計算機的編輯系統(tǒng)控制的無人駕駛飛行器。它可分為兩種類型，固定翼和多轉(zhuǎn)子。根據(jù)其種類和飛行特性，航空攝影測量多用固定翼，傾斜攝影測量多用多旋翼。外業(yè)像控點的選擇直接關(guān)系到模型坐標(biāo)精度的大小，根據(jù)航空攝影測量中關(guān)于像控點的選擇和精度的要求和規(guī)范。選擇相控點時要選擇一旁有明確標(biāo)志性建筑物的、在相片中能夠清晰地看到選擇的標(biāo)志性物體，在沒有標(biāo)志性物體時應(yīng)自己用顏色區(qū)分明顯的油漆噴涂相控標(biāo)志物，且標(biāo)志圖像邊長大小不小于30公分。

6在GPS布設(shè)方面的應(yīng)用

在測量工程中，GPS布設(shè)也是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它有利于無人機相機數(shù)據(jù)的同步，是提高工作效率和效果的重要途徑。要實現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要對GPS布設(shè)的精度有嚴(yán)格的要求。GPS布設(shè)完成后，下一步要做的工作就是接收信號?？梢哉f，信號的接收是在完成GPS布設(shè)的基礎(chǔ)上進行的，目的是為了更順利地接收測繪數(shù)據(jù)。在接收到信號之前，無人機首先要確保有足夠的電源。對于傳統(tǒng)的垂直攝影，由于信息密度較低，需要擴大面積來完成對被測目標(biāo)的攝影，這無疑會延長攝影時間，因此無人機需要更充足的電源。傾斜攝影以各種攝影模塊的形式存在。它能以較少的拍攝次數(shù)進行多角度拍攝，大大縮短了拍攝工作時間，有效降低了無人機的供電壓力，擴大了其拍攝工作范圍，將GPS部署的工作效率提高到一個新的水平。

結(jié)束語

測繪技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，對我國建設(shè)和經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展起到了重要作用。隨著時代的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進步，特別是計算機網(wǎng)絡(luò)、機器人等現(xiàn)代技術(shù)的實際應(yīng)用，繪圖和測量技術(shù)不斷創(chuàng)新和發(fā)展。當(dāng)今時代，在測繪技術(shù)研究中心，利用計算機網(wǎng)絡(luò)、機器人等技術(shù)的智能化和高效化，大大避免了傳統(tǒng)測繪技術(shù)的弊端，并將測繪技術(shù)從傳統(tǒng)方式轉(zhuǎn)變?yōu)樾聲r期智能化、現(xiàn)代化、機械化的高效測繪技術(shù)，以更高的精度和效率完成測繪任務(wù)，為我國經(jīng)濟發(fā)展作出巨大貢獻。當(dāng)今時代線下，科技和人才是國家展的根基。國家要想實現(xiàn)快速發(fā)展，科技創(chuàng)新是必由之路。只有掌握核心技術(shù)，占領(lǐng)創(chuàng)新制高點，才能不被別人控制。在創(chuàng)新發(fā)展的同時，盡量減少高消費品的使用。利用低消耗、可再生資源、綠色環(huán)保產(chǎn)品，促進綠色可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

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