無人機航空攝影測量技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

張風(fēng)霞

【摘要】隨著經(jīng)濟和各行各業(yè)的快速發(fā)展，當(dāng)前無人機設(shè)備憑借其操作便捷、測量精準(zhǔn)程度高等優(yōu)點而被廣泛地應(yīng)用到了數(shù)字化地形測量工作當(dāng)中，其不但有效提高了測量工作的效率，而且還有效提升了測繪結(jié)果的準(zhǔn)確性，提升測量精度，所以受到了越來越多的關(guān)注。其工程準(zhǔn)備階段和開展階段都進行到全新的局面，測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度要求更高、執(zhí)行更加嚴(yán)格。通過采用無人機航拍技術(shù)能夠?qū)⑼ㄟ^定位系統(tǒng)、拍攝技術(shù)、地面監(jiān)控系統(tǒng)對測量區(qū)域的數(shù)據(jù)進行精確的計算，從而有效提升測量工作的質(zhì)量和效率。

【關(guān)鍵詞】無人機航拍技術(shù);工程測量測繪;應(yīng)用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

21.

隨著無人機的功能在社會各界中，廣泛應(yīng)用，尤其是在測繪工程中，其強大的測繪能力以及高效的測繪效率，對于傳統(tǒng)的測繪行業(yè)，帶來了巨大的市場沖擊。我國科技強國建設(shè)目標(biāo)的穩(wěn)步推進，在工程勘測尤其是工程勘測領(lǐng)域取得了長足的進步和顯著的成效。伴隨著國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中提出的高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的工程建設(shè)要求，我國對于工程勘測的數(shù)據(jù)時效性、圖片分辨率和精度，以及測量技術(shù)的靈活機動性提出了更為嚴(yán)苛的要求。無人機攝影測量技術(shù)最為一種較為新穎的室外工程測量技術(shù)，能顯著提高工程勘測的測量效果，為此，本文就無人機攝影測量技術(shù)在工程勘測中的應(yīng)用重點。

1、有關(guān)常規(guī)無人機航測系統(tǒng)組成

無人機航測遙感技術(shù)是集成遙感、遙控、航空測量為一體的新型測繪技術(shù)，并以數(shù)據(jù)信息快速處理平臺作為技術(shù)支持，對地物進行實時、快速的調(diào)查和動態(tài)監(jiān)測。無人機平臺是配載控制系統(tǒng)和傳感器的飛行器，按照其機翼的形態(tài)分為兩種類型：旋翼和固定翼，在當(dāng)前階段旋翼無人機比較受使用者的喜愛，因為其機身的構(gòu)造特點更加便于控制其飛行姿態(tài)。按照無人機的動力系統(tǒng)可以分為燃料型、電動型等。其遙感系統(tǒng)除飛行平臺以外還包括軟件和硬件的組成。慣性導(dǎo)航和飛行控制技術(shù)是對整個無人機飛行姿態(tài)以及所配載的有關(guān)配置加以管理控制的部分，主要的組成部分包括傳感器、慣導(dǎo)、接收機等，控制系統(tǒng)是整個無人機系統(tǒng)的核心技術(shù)，能夠?qū)o人機進行導(dǎo)航定位，在出現(xiàn)危險情況時能夠使無人機自動進入著落狀態(tài)并確保安全降落。小型的無人機飛行器在進行自動控制時，需通過傳感器對飛行器的速度、位置、姿態(tài)反饋信息加以收集，反饋信息來自不同傳感器。慣性測量模塊獲取姿態(tài)狀態(tài)，GPS技術(shù)獲取速度與位置信息，但是因為單一通過GPS技術(shù)和IMU難以達到數(shù)據(jù)高精準(zhǔn)化，因此需要在傳感器系統(tǒng)中加入陀螺儀和氣壓計，并采取數(shù)據(jù)信息融合技術(shù)，從而確保無人機飛行器能夠安全、穩(wěn)定地進行飛行工作。傳感器相關(guān)設(shè)備和控制系統(tǒng)的主要功能是獲取信息數(shù)據(jù)，在無人機系統(tǒng)中常用傳感器有熱成像儀、氣象傳感器、CCD等敏感組件。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是指將傳感器所獲取的數(shù)據(jù)信息傳送至地面監(jiān)測系統(tǒng)，并確保在傳輸?shù)倪^程中數(shù)據(jù)能夠保持完整性和清晰度。

2、無人機攝影測量技術(shù)的應(yīng)用流程

2.1無人機攝影設(shè)備的校驗

無人機云臺裝備的高清攝影器材，其相機鏡頭會存在一定的畸變差，因此在無人機外出攝影測量之前要對航測相機進行畸變差和像素矩陣的校驗。這個校驗過程又可細(xì)分為兩步，即實驗室校驗和場外校驗。首先要在實驗室建立標(biāo)定白板，通過軟件補償?shù)姆绞綖橄鄼C編制有針對性的標(biāo)定表。比如對航測相機的到區(qū)塊的像素點做整體左偏移一個像素單位的補償，用于對抗其畸變差，得到真實有效的測量數(shù)據(jù)。實驗室校驗法簡單且易于實施，但無法模擬真實復(fù)雜的情況，因此在完成實驗室校驗之后，要到室外進行實地校驗。操作方法和實驗室校驗一樣，需要技術(shù)人員首先在場外地面設(shè)置規(guī)則的標(biāo)定記號點，然后為無人機規(guī)劃編寫測繪高度、飛行速度和航線，應(yīng)特別注意規(guī)劃無人機飛行航線時應(yīng)盡量多的交叉重疊，以確定和校對相同GPS位置時航測相機的畸變差。保證航測相機的可靠校驗是保障工程勘測工作順利完成的首要前提。

2.2航空測量攝影方面的應(yīng)用

現(xiàn)階段，航空攝影測量技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用，占據(jù)著越來越重要的位置。在航空測量工作中，無人機測量技術(shù)不斷發(fā)展和進步，各項功能也得到了更高效地發(fā)揮，可以很好地實現(xiàn)在復(fù)雜環(huán)境成像任務(wù)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化作業(yè)。另外，在攝影系統(tǒng)及GPS定位系統(tǒng)的支持下，可以將所獲取圖片信息及位置數(shù)據(jù)等有效整合起來，進而使圖像信息更加富有內(nèi)涵。應(yīng)用圖像繪制及合成等技術(shù)使基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息得以有效整合，進而利用相關(guān)信息處理系統(tǒng)進行深入加工，并最終形成具有更高準(zhǔn)確性和質(zhì)量的影像數(shù)據(jù)。這樣可以更好地對一些復(fù)雜、特殊環(huán)境進行有效把控;同時也有效地確保了測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

2.3地形測量效率提升

地形測量工作反映出地面的地勢結(jié)構(gòu)以及地勢特點，為進一步開展相關(guān)區(qū)域的建設(shè)提供了重要的支撐。本次測繪共計用時140min，使用兩臺無人機，多個架次進行測量，同時在相關(guān)人員沒有進行地面勘察的情況下，進行地面區(qū)域的測繪工作，且測繪內(nèi)容的分辨率為9cm，滿足相應(yīng)的測繪任務(wù)需求，地形測量效率顯著提升。據(jù)人工測繪工程量對比，無人機的節(jié)約時間達到5倍以上的，且節(jié)能環(huán)保，無需任何的前期調(diào)研或者地形分析，結(jié)合當(dāng)前無人機地面測繪技術(shù)，進行有效的測繪工作。由于測繪過程中，地面建筑過多，對于測繪區(qū)域造成一定的干擾，但是結(jié)合后期圖像計算軟件，可以實現(xiàn)對地面數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)測算。由此可見，地形測繪效率大大提升。同時，基于地形測繪的內(nèi)容和數(shù)據(jù)，可開展后期的地形顯示工作。

2.4繪制地形地圖方面應(yīng)用

在無人機設(shè)備中繪制地形地圖是一項極為重要的工作內(nèi)容。在這一過程中，為了更好地確保其具有更高繪制精度，相關(guān)作業(yè)人員就要對數(shù)字化技術(shù)加以研究和探索，滿足測量要求。使得清晰度、比例尺，如對于河流、水庫以及湖泊等實施測量過程中，就可以應(yīng)用航空攝影測量法來進行具體作業(yè)，不僅可以對測量目標(biāo)進行直接觀察而且可以對相關(guān)測量數(shù)據(jù)進行運算，使測量結(jié)果具有更高準(zhǔn)確性。另外，相關(guān)作業(yè)人員還應(yīng)當(dāng)結(jié)合無人機作業(yè)原理、測量方法、系統(tǒng)運用以及地圖地形繪制等方面進行綜合考量，使各項數(shù)據(jù)信息得以實現(xiàn)優(yōu)化，盡可能地使圖像地形與數(shù)據(jù)地形保持統(tǒng)一，使地圖繪制技術(shù)水平得到進一步增強。

結(jié)語：

無人機航拍技術(shù)在地質(zhì)工程測量測繪中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，并且取得了很大的成就，但是因為天氣、氣候因素的影響還存在一些問題需要解決，需要相關(guān)的科研人員和生產(chǎn)商根據(jù)問題加以進一步的研究，從而使無人機航拍技術(shù)得到更高效應(yīng)用。

參考文獻：

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