無(wú)人機(jī)航測(cè)在大比例尺地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用探究

劉洋

摘? ?要：在我國(guó)，測(cè)繪方法很多，航空攝影測(cè)量是一種比較常用的測(cè)量方法。近年來(lái)，隨著相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，航測(cè)不再局限于小比例尺地形圖的測(cè)繪，而是廣泛應(yīng)用于大比例尺地區(qū)。與傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)相比，航空攝影測(cè)量具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可以很好地采集數(shù)據(jù)，縮短測(cè)繪周期，最大限度地節(jié)省人力成本。然而，航空攝影測(cè)量有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，就是無(wú)法測(cè)量小比例尺和大比例尺地形圖，主要受起降條件、飛行高度和空中交通管制調(diào)度的影響。在這種形勢(shì)下，無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，很好地解決了這一問(wèn)題，為大比例尺地形測(cè)繪提供了一種很好的方法。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)航測(cè);大比例尺;地形測(cè)繪;應(yīng)用研究

中圖分類(lèi)號(hào)：TV221? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12296/j.2096-3475.2021.07.089

一、無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

1.應(yīng)急能力強(qiáng)

在實(shí)際工程測(cè)繪中，經(jīng)常會(huì)遇到一些突發(fā)事件，特別是在大比例尺地形圖測(cè)繪過(guò)程中，難度很大。此外，突發(fā)問(wèn)題的出現(xiàn)大大降低了測(cè)繪成果的精度。面對(duì)測(cè)繪工作中的突發(fā)事件，所需的測(cè)繪技術(shù)能夠有效地應(yīng)對(duì)突發(fā)事件。由于受諸多因素的制約，傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)在實(shí)際測(cè)繪中應(yīng)急能力較差，不能滿(mǎn)足測(cè)繪的實(shí)際需要。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)由于使用方便、機(jī)身緊湊、速度控制方便，到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后能迅速啟動(dòng)工作，并不斷跟蹤事件發(fā)展，有利于指揮中心及時(shí)掌握事件情況。

2.應(yīng)用范圍廣

為了保證飛行員的生命安全，傳統(tǒng)的載人飛行器測(cè)量技術(shù)往往無(wú)法在一些復(fù)雜、特殊的地形下工作。但由于無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)工作人員只需利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和控制，就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地區(qū)的測(cè)繪工作。實(shí)際應(yīng)用和測(cè)量不需要考慮人身安全，特別適用于一些復(fù)雜的地形測(cè)量工作。它不僅提高了測(cè)繪工作的效率和質(zhì)量，而且有效地避免了人為失誤造成的人員傷亡問(wèn)題。另外，對(duì)于一些特殊地區(qū)，由于全年云層較厚，傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感技術(shù)在數(shù)據(jù)采集上受到嚴(yán)重限制，一些大型載人飛機(jī)的飛行高度大多控制在5000米以上，會(huì)受到云層的干擾，導(dǎo)致測(cè)量精度降低。而無(wú)人機(jī)航測(cè)受云層、氣候等條件的影響和干擾較小，在實(shí)際應(yīng)用中可以有效提高測(cè)繪精度。

3.時(shí)效性強(qiáng)

以往的測(cè)繪技術(shù)在數(shù)據(jù)采集時(shí)存在時(shí)效性差的問(wèn)題，不僅不能保證數(shù)據(jù)采集的真實(shí)性和全面性，而且需要耗費(fèi)大量的人力物力。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)可以有效避免這一問(wèn)題，大大提高數(shù)據(jù)采集的及時(shí)性，可以隨時(shí)隨地啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集，有效保證數(shù)據(jù)信息的及時(shí)性，為后續(xù)規(guī)劃建設(shè)提供數(shù)據(jù)支持。

二、測(cè)繪大比例尺地形圖中無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)應(yīng)用分析

1.無(wú)人機(jī)航測(cè)控制點(diǎn)的合理布設(shè)

利用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)繪制大比例尺地形圖時(shí)，需要合理布置無(wú)人機(jī)航測(cè)控制點(diǎn)。在設(shè)置控制點(diǎn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)測(cè)區(qū)實(shí)際地形條件和大比例尺地形圖測(cè)繪任務(wù)的具體要求，合理選擇控制點(diǎn)的位置，科學(xué)確定控制點(diǎn)的數(shù)量，確保無(wú)人機(jī)能有效完成成像數(shù)據(jù)采集。例如，第一條路線(xiàn)和最后一條路線(xiàn)的圖像控制點(diǎn)在其相對(duì)平面上的布置依據(jù)應(yīng)控制在8以?xún)?nèi)。當(dāng)被測(cè)區(qū)域具有微丘地貌特征時(shí)，測(cè)繪基線(xiàn)數(shù)量控制在12條以?xún)?nèi)。當(dāng)測(cè)區(qū)為重丘區(qū)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加基線(xiàn)數(shù)，一般可設(shè)16個(gè)左右。同時(shí)，在設(shè)置無(wú)人機(jī)航測(cè)影像控制點(diǎn)時(shí)，應(yīng)考慮現(xiàn)有航路和不規(guī)則網(wǎng)。當(dāng)控制網(wǎng)形狀不規(guī)則時(shí)，應(yīng)考慮端點(diǎn)附近的雙點(diǎn)特征，避免圖像控制點(diǎn)設(shè)置不合理，影響無(wú)人機(jī)航拍圖像數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和全面性。當(dāng)被測(cè)區(qū)域地形條件復(fù)雜，無(wú)法選擇清晰的影像控制點(diǎn)目標(biāo)時(shí)，可在設(shè)置高程點(diǎn)時(shí)選擇小目標(biāo)。通過(guò)分段擬合實(shí)現(xiàn)局部檢查的目的，從而在準(zhǔn)確采集目標(biāo)頂點(diǎn)和交點(diǎn)位置信息的基礎(chǔ)上提高圖像采集清晰度，為后續(xù)的大比例尺地形圖繪制奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.綜合收集測(cè)區(qū)影像資料

圖像數(shù)據(jù)的獲取是無(wú)人機(jī)航測(cè)大比例尺地形圖測(cè)繪的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。在收集數(shù)據(jù)之前，我們必須為無(wú)人機(jī)飛行做準(zhǔn)備。詳細(xì)檢查無(wú)人機(jī)內(nèi)置SD卡的實(shí)際加載情況，確認(rèn)其能夠滿(mǎn)足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求，確保數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全。同時(shí)，對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的航向定位等功能進(jìn)行檢測(cè)，確保航路加載正確。此外，要全面檢測(cè)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收和接收功能，確保無(wú)人機(jī)系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確接收控制信號(hào)，完成測(cè)繪數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。所有檢查完成后，可以通過(guò)altizuree等軟件設(shè)置無(wú)人機(jī)試驗(yàn)區(qū)域和路線(xiàn)。以測(cè)區(qū)為矩形區(qū)域?yàn)槔瑒澐譁y(cè)區(qū)的長(zhǎng)度方向，然后為每個(gè)區(qū)域設(shè)置相應(yīng)的飛行高度和航線(xiàn)。隨著GPS等技術(shù)的不斷發(fā)展，新的POs技術(shù)可以用來(lái)精確地感知和控制無(wú)人機(jī)的姿態(tài)。測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)可以根據(jù)主要的外方位元素來(lái)計(jì)算。采用相關(guān)的輔助數(shù)據(jù)處理技術(shù)，進(jìn)一步提高大比例尺地形圖測(cè)繪的精度和效率。而IMU與GPS技術(shù)的綜合應(yīng)用，也實(shí)現(xiàn)了全程航測(cè)。

3.航測(cè)數(shù)據(jù)的處理分析

無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)應(yīng)用于大比例尺地形圖測(cè)繪時(shí)，需要對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)處理。首先，合理選擇無(wú)人機(jī)采集的航測(cè)圖像，對(duì)控制點(diǎn)圖像進(jìn)行篩選和分組。每組保證6張照片，并將圖像信息輸入模型。然后，建模軟件系統(tǒng)自動(dòng)完成圖像信息處理，選擇精度最高的圖像，并對(duì)圖像控制點(diǎn)的點(diǎn)刺點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。其次，采用點(diǎn)云加密和三維解算的方法計(jì)算數(shù)據(jù)信息。目前，無(wú)人機(jī)航測(cè)可自動(dòng)完成三次加密處理，并可通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)篩選超限點(diǎn)。

三、結(jié)語(yǔ)

無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)不僅成圖周期短，而且比傳統(tǒng)航測(cè)在便攜性上更具優(yōu)勢(shì)，總體成圖成本較低，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，它已在許多野外測(cè)繪工作中得到應(yīng)用。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的應(yīng)用積累，證明該方法在大比例尺測(cè)繪中能取得較好的效果。目前無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)和測(cè)繪方法還有很大的改進(jìn)空間。相關(guān)技術(shù)人員在實(shí)踐過(guò)程中要注重技術(shù)積累和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。科學(xué)利用無(wú)人機(jī)航測(cè)，可以在保證測(cè)繪精度的同時(shí)，加快自動(dòng)化測(cè)量和作業(yè)的轉(zhuǎn)變，促進(jìn)地質(zhì)測(cè)繪的發(fā)展。

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