無人機低空攝影測量在地質測繪中的應用

張洛寧

（河北省地質調查院，河北 石家莊 050000）

在測繪行業的發展歷程當中出現了很多種測繪技術，如人工測繪方法、GPS測繪、無人機測繪等，其中無人機測繪因為適用范圍較廣，且性能優良、成本低廉，所以是現代最常見的測繪技術。但在無人機測繪技術當中，早期無人機測繪雖然優于人工，卻依舊存在各方面的缺陷，隨后通過不斷的研發就產生了無人機低空攝影測量技術，這項技術結合了航攝影像、POS數據和航攝相機參數，通過對三者的控制與調整，能夠讓采集數據得到預處理，并通過加密手段保障數據傳輸穩定，可見該項技術具有較高的應用價值。

1 無人機低空攝影測量應用優勢

1.1 采集圖像清晰度高

無人機低空攝影測量與傳統無人機技術雖然都是通過“無人機+攝像設備+地面控制臺”組合來進行測繪，但無人機低空攝影測量所采集的圖像清晰度更高，這是該項技術的優勢，能夠給測繪質量提供保障。無人機低空攝影測量的采集圖像清晰度之所以高，是因為其在數據傳輸之前存在一個數據預處理環節，即在測繪開始前，人工根據清晰度要求對航攝影像、POS數據和航攝相機參數進行調整，確保三者達到清晰度要求之后啟動無人機進行測繪，測繪過程中無人機采集到的圖像都會在傳輸前根據三者調整結果被校準，由此形成高清晰度圖像，以便人工查閱。此外，根據無人機低空攝影測量技術發展情況可知，該項技術的圖像清晰度可達1：1000。

1.2 工作效率高

在高清晰度圖像基礎上，無人機低空攝影測量的工作效率也優于傳統無人機技術，即傳統無人機技術為了盡可能提高采集圖像清晰度，必須對無人機飛行時的速度進行控制（因為無人機速度過快會導致成像模糊，這是傳統技術中難以避免的問題），但在無人機低空攝影測量中，因為數據預處理能夠使圖像清晰度得到保障，所以不用太顧及無人機飛行時的速度，可以高速完成拍攝，這樣就代表無人機低空攝影測量的工作效率優于傳統技術。

1.3 幾乎不受云層干擾

無人機低空攝影測量的作業高度低于傳統無人機，因此在工作過程中云層幾乎不會干擾到成像質量，這是無人機低空攝影測量的一大優勢。從現代技術水平上可知，無人機低空攝影測量在工作時的飛行高度一般保持在50m～1000m之間，因此可以將該項技術歸納為近景航空攝影測量，再結合其拍攝清晰度數據，可以同時兼顧成像質量與避免云層干擾的問題，傳統無人機技術并不屬于近景航空攝影測量，必須在更高高度上進行拍攝，云層干擾情況比較嚴重。

1.4 性能優勢

無人機低空攝影測量作為脫胎于傳統無人機的一項測繪技術，其自然具備了傳統無人機的優勢，即具有較高靈活性與安全性，可以取代最早期的人工測繪。首先在靈活性上，因為測繪范圍內的地表情況比較復雜，所以人工需要先排除影響因素才能完成測繪，但無人機低空攝影測量的無人機不需要考慮這些因素，可以直接穿越障礙完成測繪。其次在安全性上，因為測繪范圍內的地表情況中可能存在一些危險因素，如坑洞、水體等，所以人工測繪就存在風險，而通過無人機低空攝影測量則避免了這一點，可以保障測繪安全。

2 無人機低空攝影測量應用方法

無人機低空攝影測量在地質測繪中的應用大體可以分為三個階段，即準備階段、實施階段、總結階段。

2.1 準備階段

為了保障無人機低空攝影測量結果的質量，在正式測繪前要做好一系列的準備工作，包括測繪范圍確認、測繪點布置、無人機調試，下文將對三項工作進行分析。

（1）測繪范圍確認。地質測繪本身就是對范圍內地質情況進行測繪的一項工作，因此在無人機低空攝影測量中要先確認測繪范圍。測繪范圍的確認方法與常規測繪一樣，即根據項目需求來確認總占地面積，后在總占地面積基礎上增加10m～100m的周邊范圍即為測繪范圍。此外，在測繪范圍確認后還需要確認測繪邊界，此舉有利于測繪準確性。

（2）測繪點布置。為了盡可能提高工作效率，保障測繪成果的質量，在準備階段需要進行測繪點布置。測繪點布置一般是根據測繪線路的長度，按標準進行分段，每個分段就是一個測繪點，在無人機低空攝影測量應用中，直接根據線路與測繪點布置成果進行測繪即可，能避免重復測繪等影響工作效率與質量的現象發生。

（3）無人機調試。為了使無人機低空攝影測量采集圖像清晰度達標，在測繪準備階段需要對無人機進行調試，即對航攝影像、POS數據和航攝相機參數進行調試，調試完成后建議進行一次試測，由此檢驗調試是否滿足清晰度要求，如果滿足則可以直接開始測繪，否則需要重新調試。

2.2 實施階段

實施階段大體分為兩個步驟，即三維數字模型建設、成像處理。

（1）三維數字模型建設。在實施階段，首先利用利用三維數字模型技術對測繪范圍內的地質情況進行模擬建模，可得對應的三維數字模型，其次通過無人機低空攝影測量得到實際圖像信息，這時將實際圖像信息與模擬圖像進行校準，可知實際圖像中是否存在拍攝不清晰的信息，或者是否存在測繪遺漏，如果發現任意問題，則再次進行測繪即可。此外值得注意的是，三維數字模型技術的使用同樣是以無人機作為基礎的，即在建模前為了得到建模信息，可以利用無人機進行一次粗略的測繪，但本次測繪必須保障數字線劃圖和正射影像DOM完整，隨后對數字線劃圖和正射影像DOM進行處理，即可通過三維數字模型技術進行建模，此舉有利于測繪精確性。

（2）成像處理。通過地面控制端來接收無人機低空攝影測量所得的實際圖像信息，在獲取的初期其圖像整體清晰度是可以保障的，但因為實際測繪中能夠難免會遇到一些影響因素，導致測繪中存在局部清晰度不足、角度不正確的部位，所以針對這些部位需要進行成像處理。成像處理中因為人工用肉眼就能直接判斷出質量不足的部位，因此直接依照標準進行調整即可。此外，造成無人機低空攝影測量成像出現質量問題的因素有很多，如無人機震動、環境因素等，這些因素難以避免，但只要幅度不大基本都是可以被校準的。

2.3 總結階段

總結階段主要是對無人機低空攝影測量成果進行分析，并得出測繪報告的階段。即首先人工可以再次利用三維數字模型技術對高質量無人機成像進行建模，這樣可以直觀的對地質情況進行全面分析，其次將分析結果填寫在地質報告中即可。

3 無人機低空攝影測量應用時的注意事項

無人機低空攝影測量應用時雖然不用考慮云層干擾問題，但不代表沒有其他干擾因素，如風力、雨水等，這些因素就是無人機低空攝影測量應用時需注意的事項。

3.1 風力因素

無人機低空攝影測量應用中無人機是主要載體，其飛行的基本原理就是氣流，這時因為風力具有影響氣流的作用，所以難免會導致無人機飛行出現問題，成像結果質量自然下滑。雖然在無人機低空攝影測量發展歷程中，人們為了抵抗風力對無人機進行了多次改進，也確實提高了無人機的抗風能力，但這項能力始終都有極限，因此在無人機低空攝影測量應用中，需要先對風力進行測量，再根據所選無人機的抗風能力進行對比，如果風力大于抗風能力則不建議進行測繪。

3.2 雨水因素

雨水對無人機低空攝影測量的影響主要作用于攝像設備上，即在雨天雨水會濺射到攝像鏡頭上，這時如果鏡頭上雨水過多，則攝像設備必然無法拍攝出清晰圖像，因此在無人機低空攝影測量應用中需要注意雨水因素。針對雨水，可以嘗試在攝像鏡頭外部安裝遮擋結構，但如果雨水量過于大，則不建議測繪。

4 結語

綜上，無人機低空攝影測量較于傳統無人機測繪、人工測繪技術有著明顯優勢，值得在地質測繪中使用，但該項技術的使用必須遵循基本方法，這樣才能保障測繪成果的質量，對此本文分析了無人機低空攝影測量的基本方法，同時闡述了無人機低空攝影測量應用時的注意事項，以供相關人員參考。