關于無人機測繪數據處理關鍵技術和運用的研究

胡盛江

（中國人民解放軍32017部隊，西藏拉薩，850000）

0 引言

測繪工作是現階段各項工程開展的必要工作之一，比如道路工程、礦場建設、環境工程中均會涉及測繪工作。就測繪工作的具體分析來看，其包括兩個方面，首先是測量，測量的目的是為了獲取區域數據，包括巖體結構的基本數據、水文狀況數據、自然地理數據等。其次是工程圖的繪制。基于測量獲取的數據進行工程實施的相關分析，繪制出能夠全面展現區域具體情況，可以為施工提供幫助和指導的地理環境圖或者是施工圖，這樣，相應工作的開展實效性會顯著提升。

1 無人機測繪的價值和突出優勢

基于當前測繪實踐中的無人機利用做具體分析，其應用優勢突出表現在如下幾個方面：

（1）無人機能夠有效的突破人為活動的區域條件顯著，獲得更加準確、可靠的測繪數據[1]。比如在環境測繪實踐中，受地形的影響，一些比較險要的地理地貌區難以人為獲得測繪數據，此時利用無人機進行測繪，可以有效的解決此難題，獲得更加真實的數據信息。（2）無人機在工作實踐中能夠突破諸多限制因素，實現測繪效率的顯著提升。在測繪工作實踐中，天氣狀況、人員自身的精神狀態等均會影響測繪實踐，利用無人機進行測繪，因為是機器測繪，所以天氣狀況對其的干擾明顯減弱，人員問題導致的不能連續性測繪問題也可以實現解決，如此一來，測繪的實際效率實現了明顯的提升[2]。（3）無人機測繪的實際質量相比于過去的人工測繪有了顯著的提高。無人機測繪在數據處理的過程中使用了多種先進的技術，不僅實現了數據處理速度的加快，數據處理的準確性、全面性等也有了非常顯著的提升。

2 無人機測繪數據處理關鍵技術

無人機測繪在當前工作實踐中的價值突出，所以需要對無人機測繪的具體應用以及關鍵技術做分析與討論。實踐表明無人機測繪的優勢發揮和數據處理技術有顯著的關系，所以需要對無人機測繪數據處理關鍵技術做分析與明確，這樣，技術應用專業性和規范性會更加的突出，其價值發揮也會更加的徹底。以下是基于實踐總結的無人機測繪數據處理關鍵技術的分析。

■2.1 相機檢校

所謂的相機檢校具體指的是相機的檢查和校準。就無人機測繪來講，其會搭載非量測相機，相機主距 f 和像主點在相片中心坐標系里的坐標未知，根據影像無法直接量測以像主點為原點的坐標，所以需要進行內定向。在實踐中，比較常用的相機檢校方法主要有三種，分別是試驗場檢校法、自檢校法和基于多像滅點的檢校方法。就這三種方法的具體利用來看，試驗場檢校法的成熟度比較高，應用也非常廣泛，其靈活性也比較的突出，但是整體效率表現比較低。相比于其他的兩種檢校方法，基于多像滅點的檢校方法可變焦鏡頭的標定，算法復雜結果更加精確，圖1表示的是基于多像滅點的檢校方法的基本原理，離滅點越近，體型越大。

圖1 基于多像滅點的檢校方法的基本原理圖

■2.2 PPK和INS

PPK技術即動態后處理技術，其是利用載波相位進行事后差分的 GPS 定位技術。PPK技術和傳統的測繪技術進行比較有非常突出的優勢（見表1），INS 即慣性導航系統，其是一種不依賴于外部信息，也不向外部輻射能量的自主式導航系統。該系統的應用能夠準確的記錄無人機拍攝照片時的位置以及具體的姿態，這對于最終的結果處理和分析有突出的指導價值。

表1 PPK技術和傳統測繪技術對比

■2.3 空中三角測量

對空中三角測量做分析，其主要包括的內容有三項，分別是像點匹配、控制點測量和平差。就像點匹配的具體實現來看，其關鍵是軟件自動完成參數設置。分析一般的無人機影像會發現其像幅小，初始姿態的參數誤差比較大，所以即使引入了GPS/IMU ，依然會有部分粗差點的出現。基于像點匹配算法當中的迭代算法啟發使用“人為迭代”，在初次空三加密完成后得到外方位元素，并將外方位元素作為POS 數據應用到空三加密實踐中，這樣，像點匹配能夠明顯的提升整體的匹配精度[3]。在進行控制點測量的時候需要先對周圍的4個控制點進行平差，至于其他的控制點，可以利用預測功能進行位置的快速尋找，從而達到測量的目的。為了保證控制點測量的準確性，需要由專業人員和另一位專業人員進行檢查。在計算的過程 中應用控制點，空三加密的精度能夠被有效提升。在測量工作結束之后進行最終的平差解算，最終能夠獲得比較合適的權值平差。圖2所描述的是算法迭代的過程形象。

圖2 算法迭代的過程形象圖

■2.4 DEM生產

DEM即數字高程模型，其指的是通過有限的地形高程數據實現對地面地形的數字化模擬，其對地形特征表示有重要的意義。對無人機航空攝影測量生產DEM的具體過程進行分析，其需要在空三加密的基礎上實現對原始攝像的重新采樣生產，實現影像系統和三維離散點的自動匹配，由此得到DSM，然后在濾波的基礎上得到DEM。

■2.5 DOM生產

DOM即數字正射影像，其指的是對航空(或航天)相片進行數字微分糾正和鑲嵌，按一定圖幅范圍裁剪生成的數字正射影像集。它是同時具有地圖幾何精度和影像特征的圖像。對DOM主要的過程進行分析可知其主要包括：在空三加密的基礎上進行DEM數據處理，具體包括了影像的勻光勻色處理、影像的糾正處理、DOM 鑲嵌處理和分幅裁剪處理。

■2.6 DLG和實景三維模型生產

DLG即數字線劃圖，其是與現有線劃基本一致的各地圖要素的矢量數據集，保存了各要素的空間關系信息和相關屬性信息。在無人機測繪實踐中，DLG生產主要包括了在空三加密基礎上恢復立體像對、立體采集、外業調繪和內業編輯成圖幾個環節。實景三維模型屬于三維模型的范疇，與傳統人工建模不同的是其場景是實地真實反映。

3 無人機測繪數據產品的應用

首先是在國土測繪方面的應用。在國土測繪工作實踐中，利用無人機能夠迅速的對測繪區域的具體情況進行獲取，利用獲取的信息開展國土資源的動態監測工作，并對土地的利用和覆蓋范圍進行調查，實現土地利用狀態的更新以及土地應用狀態特征的變化監控，這樣，土地應用規劃工作的具體開展會更加的科學[4]。

其次是在環境監測方面的利用。無人機在應用過程中能夠高效、快速的獲取高分辨率的航空影像資料，基于影響資料的對比分析可以對測區環境污染現狀進行分析，進而實現對污染的監測和控制。不僅如此，利用無人機獲取的資料還能夠實現對海洋以及濕地生態系統的污染分析與監測，這對于及時、準確的獲取地方生態環境污染資料，為區域制定污染控制計劃有突出的現實價值。

最后是應急救災方面的應用。無人機測繪在應急救災方面的價值是非常突出的。以地震為例，在震后，震區會出現余震或者是其他的地質災害，如果不能在準確信息基礎上施救，很可能導致救援隊伍陷入危險之地，而傳統的測繪技術在混亂的震區無法發揮其應有的價值，且震區具體信息的獲取又比較急，所以需要使用能夠快速獲取準確信息的測繪手段。無人機能夠突破各種限制實現數據信息的獲取，這能夠為震區具體情況分析提綱參考，能夠對救援計劃實施的制定提供有效幫助。總結實踐可知，在2008年的汶川地震和2017年的九寨溝地震救援工作和震后重建工作實踐中，無人機測繪均發揮了突出的價值。

4 結束語

綜上所述，無人機測繪在現階段的測繪實踐中有著非常顯著的應用，發揮了突出的價值，分析研究無人機應用實踐中的相關技術，這于無人機的專業化、標準化應用有顯著的幫助。文章分析無人機測繪的應用優勢以及數據處理實踐中的關鍵技術，并討論其具體應用，目的是要指導無人機測繪的專業化應用。