初探無人機低空攝影測量在地質測繪保障中的應用

孫愛榮

摘要：地質測繪技術為各項工程建設提供了先期地質環(huán)境數據，尤其在應用無人機低空攝影測量技術后，給地質測繪保障帶來了極大的安全性和靈活性，加快了測繪工作的進程。本文結合應用實例，初探無人機低空攝影測量工作，分析應用優(yōu)勢特點及不同階段下的應用方法，最后考慮地質測繪保障中的影響因素，將低空攝影測量以技術優(yōu)化。

關鍵詞：無人機應用；地質測繪保障；低空攝影測量

1.引言

無人機技術隨科技優(yōu)化，應用渠道增加，不再僅限于傳統(tǒng)的運輸、航拍等應用，在對精準度、安全性更高要求的地質測繪保障中也有應用，為我國土木建設、防險救災等領域提供技術支持。無人機搭載遙感技術，通過低空飛行進行攝影測量，以此獲得地質信息數據，上傳至計算機分析系統(tǒng)中，由此為地質勘測、施工等提供有效數據，在節(jié)約地質測繪人力物力的同時，得到了準確地質測繪保障數據。

2.地質災害測繪保障中的案例分析

地質災害是危害國民生命、企業(yè)財產安全的重要影響因素，具體表現(xiàn)形式有泥石流、洪澇災害等。

淮河流域防汛形勢嚴峻，為緩解淮河防汛壓力，開啟王家壩的數十口閘門，向周邊的蓄洪區(qū)進行分洪[1]。地方政府呼吁所轄專業(yè)技術隊伍，進行遙感衛(wèi)星與無人機相互配合下的雷達、低空攝影測量工作，調用洪澇災害前后的雷達衛(wèi)星數據，并根據無人機攝影技術應用后得出的數據聯(lián)合制圖，對該壩及周邊水域、蓄洪區(qū)的變化進行了分洪前后對比觀測，獲得了較高應用價值。

通過無人機低空運行后得出的地質測繪攝影影像，幫助淮河流域完成了較為高效的分洪疏散工作，將地質災害的影響降到最低，保障民眾安全。該無人機的攝影測量技術以GB/T15967-2008《1∶500、1∶1000、1∶2000地形圖航空攝影測量數字化測圖規(guī)范》作為技術應用規(guī)范，本文以此案例為基礎，分析無人機在進行低空攝影測量中的應用特點、方法，以及注意事項，通過實例討論，優(yōu)化無人機技術。

3.無人機低空攝影測量的應用特點

3.1圖像清晰度高

利用無人機的低空攝影技術，可將測量過程的優(yōu)勢建立在傳統(tǒng)無人機技術的特點之上，比如低空攝影測量仍延續(xù)攝影設備和地面控制臺相結合的組合形式，完成數據獲得、接取、分析等流程。但優(yōu)化后的無人機測量能夠取得更加清晰的圖像，這是由于數據在傳輸至地面控制臺前，將對數據做預處理，以此將航攝影像與相機參數，包括POS數據在內的多項影響因素調節(jié)，保證無人機攝影時的高清晰度。由案例中的數據可知，低空攝影測量將圖像清晰度達到1∶1000，滿足洪澇災害下的地質測繪工作要求。本文案例為保持控制網精度，并盡量減少城市建筑物對觀測衛(wèi)星的影響，采用4臺高精度的GPS接收機進行觀測，其靜態(tài)定位標稱精度優(yōu)于正負（10mm+5ppmxD）。圖1為無人機低空攝影運行工作演示。

3.2工作效率較高

傳統(tǒng)無人機技術進行地質測繪，要顧及圖像的清晰度，因此損失了無人機的飛行速度，只有將速度控制在合理范圍內，才能保障獲得的測繪圖像數據質量。無人機低空攝影測量提高測繪時的工作效率，這是因為數據的預處理功能，能在無人機不損害飛行速度時，便可完成地質測繪影響較高清晰度目標，因此該技術下的工作效率能充分引領無人機應用潮流。

3.3不受云層影響

無人機在低空飛行時，飛行工作高度通常維持在50m～ 1000m的范圍內，因此該處將不易受到云層影響，成像質量由此增加，這是無人機在低空攝影測量技術中的一大優(yōu)勢特點。航空攝影測量能為地質測繪工作帶來較廣范圍內的地質信息數據，而低空攝影技術將測量范圍固定在了近景中，避免云層干擾，以此提高拍攝時的清晰度。

3.4性能優(yōu)勢保持

早期的無人機測繪工作，使用到的無人機設備體型龐大，不利于設備的靈活轉彎，由此獲得到的地質測繪數據較為單一，需要運用更多的控制技術來將測繪工作完成，且地質信息影像受到不同地質的影響較大。使用無人機低空攝影技術進行測量，可在遇到障礙時，直接穿越障礙去達成測繪目標，增加該技術的應用適用范圍，且在遭遇地表危險情況時，如水體、坑洞，該技術可有效避免危險環(huán)境，提高測繪安全性。

4.無人機低空攝影測量的應用分析

4.1準備階段中的應用

無人機進行低空攝影的測量時，應首先確認出測繪范圍，根據地質測繪的項目需求對測繪面積做出討論，比如在本文案例中，需要測繪的面積便是該壩分洪后的區(qū)域，在此基礎面積之上增加10m～100m的周邊范圍，作為無人機運行時的測繪范圍。

其次測繪人員應為無人機地質測繪的工作效率負責，所以在準備階段時布置分段的測繪點，保障測繪工作質量。測繪點通常在整個測繪線路規(guī)劃完成后，根據標準將其分段，每一個分段節(jié)點便是測繪點，當無人機低空飛行時，可按照測繪點的位置坐標進行攝影測量應用，以此完成更好的測繪效果，還可避免工作重合現(xiàn)象發(fā)生。

攝影測量準備階段的最后步驟是對無人機的檢測，為確保無人機一趟工作出行中，能獲得到清晰的地質數據影像，需要對無人機設備做好調試，通過POS數據以及航攝的相機參數、影像數據等因素的運行標準，對低空飛行前的無人機各項參數進行調試，調試后需要進行一次試測，判斷測繪影響是否達到清晰度要求，如未達到，應重新調試。圖2為工作人員調試無人機。

4.2實施階段中的應用

在無人機進行低空飛行時的攝影測量時，應注意首先建立出測繪地質情況的三位數字模型。該模型的建立基礎是使用無人機進行一次粗略的測繪，但需保證數字線劃圖與正射影像的DOM保持完整，才可確保建模準確性，以此提高測繪數據的精確性。在模型建立后，以模擬圖像作為基準，進行無人機的低空攝影測量，得出的實際影像信息與該模擬圖像進行對比、校準，由此便能發(fā)現(xiàn)實際的影像信息中有無存在清晰度較差范圍，并且該信息的完整度也可被迅速發(fā)現(xiàn)。如發(fā)現(xiàn)測繪信息存在問題，則應進行再次測繪。

其次需要對無人機的成像做出處理，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[2]。成像質量問題通常由工作環(huán)境、無人機自身震動等因素影響，該種因素帶來的影響不可避免，但因影響程度不大，可被后續(xù)操作校準。

4.3總結階段中的應用

該階段下的無人機低空攝影測量應用，主要體現(xiàn)在對測量的成果分析中，并且可由此得出測繪報告，通過專業(yè)、高效的地面控制臺計算機設備，可對測量數據做出分析，判斷該數據下的影像數據與三維模擬圖像的差距。首先可使用人工檢驗，利用三維數字的模型技術對高質量無人機成像進行建模，這樣可以直觀地對地質情況進行全面分析，模擬數據圖像具備較高精準性。其次將分析后的結果，填寫在地質測繪的報告中，可供測繪人員進行對比分析，由此得出最為合適的地質情況處理方案。在本文案例中，開閘放水后，將分洪前后的影像進行對比，且疊加水域矢量，可發(fā)現(xiàn)該蓄洪區(qū)的水域面積有明顯增加。另外因為無人機的測繪精準度較高，可準確發(fā)現(xiàn)該壩附近的局部農田被淹沒，多地村落被洪水圍困。

5.無人機進行低空攝影測量的考慮

5.1考慮風力因素影響

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(xiàn)問題，成像結果質量自然下滑[3]。雖然在無人機低空攝影測量發(fā)展歷程中，地質測繪保障人員為抵抗風力對無人機設備進行多次優(yōu)化，但抗風能力有限，所以在現(xiàn)實使用中，應首先將風力程度做出測量，針對風力等級選擇無人機是否出航。

5.2考慮雨水因素影響

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。面對雨水帶來的不利影響時，可對無人機設備的攝像鏡頭部位進行調整，加裝遮擋結構，可在雨水規(guī)模較小時，達到一定效果，但雨水過大，則無人機設備不適宜出航。

6.結語

綜上，無人機在低空飛行中取得的攝影測量數據，能為地質測繪工作人員帶來精度高、實時性的地質信息數據，促使在較高效率中準確且便捷完成地質測繪工作，降低不同地質條件下的測量難度。無人機低空攝影測量的技術不斷優(yōu)化，可將地質測繪不同階段中的流程良好呈現(xiàn)，多種設備緊密聯(lián)合使用，將測量數據的精準度進一步提高，建立測繪保障的三維數字模型，使攝影測量數據分辨率增加，增強地質測繪數據的清晰度。

參考文獻：

[1]鄒悅忠.無人機攝影測量技術在土地整治項目中的應用探究[J].科學技術創(chuàng)新， 2020（24）：63-64.

[2]張培洋，朱美嘉.無人機低空攝影測量在地質測繪保障中的應用[J].世界有色金屬， 2020（05）：218-219.

[3]高振軍，房河新，賈艷麗.無人機低空攝影測量在城市測繪保障中的應用前景探討[J].科學技術創(chuàng)新， 2018（01）：59-60.