姜慧麗

【摘 要】小型無人機(jī)航測(cè)技術(shù)將測(cè)繪工作引向了一個(gè)新的方向，它具有生產(chǎn)作業(yè)方式快捷、設(shè)計(jì)成本低、操作靈活簡(jiǎn)單、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、影像分辨率高等特點(diǎn)，在小范圍信息快速獲取方面有著巨大優(yōu)勢(shì)。本文重點(diǎn)對(duì)利用無人機(jī)獲取航空影像并進(jìn)行大比例尺測(cè)圖進(jìn)行探討，希望能夠使大比例尺測(cè)圖工作得到有效優(yōu)化。

【關(guān)鍵詞】無人機(jī)；航測(cè)；大比例尺地形圖

一、無人機(jī)航空攝影測(cè)量的特點(diǎn)

無人機(jī)具有靈活機(jī)動(dòng)的特點(diǎn)，能夠在惡劣天氣下直接獲取航空影像，受氣候和空中管制的影響不大。無人機(jī)不受云層遮擋限制可獲取比普通航攝和衛(wèi)星光學(xué)遙感更高分辨率的影像數(shù)據(jù)。

無人機(jī)在輕霧天、陰天也可以獲取合格的影像，可以將大部分繁重的野外工作轉(zhuǎn)入內(nèi)業(yè)處理，既提高作業(yè)的效率和精度，同時(shí)能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，降低作業(yè)成本。[1]

二、大比例尺測(cè)圖中無人機(jī)的應(yīng)用

2.1工程實(shí)況。

以某航測(cè)工程為例，測(cè)區(qū)面積約5km2，測(cè)區(qū)最高海拔60米，最低海拔42米，地勢(shì)起伏小，以村莊和耕地為主要地形。

2.2航飛基本要求

按照航空攝影的一般規(guī)定，航飛的航向重疊度為60%，最小不得小于53%；旁向重疊度為30%，最小不得小于15%。[2]

2.3基本流程

2.3.1像片控制測(cè)量

2.3.1.1像控點(diǎn)布點(diǎn)方案

本次航攝選擇非全野外布點(diǎn)方案，布設(shè)的所有控制點(diǎn)均為平高點(diǎn)，既測(cè)定平面坐標(biāo)也測(cè)定高程坐標(biāo)。本次作業(yè)在測(cè)區(qū)地面布標(biāo)28個(gè)，選取其中10個(gè)均勻分布的作為空三加密的控制點(diǎn)，剩余18個(gè)點(diǎn)為檢查點(diǎn)。

布設(shè)像控點(diǎn)之前要做好準(zhǔn)備工作，通過外業(yè)踏勘檢查航測(cè)區(qū)域的測(cè)區(qū)情況，來決定選點(diǎn)方案。選點(diǎn)時(shí)盡量選擇平整水平的地方，不要選在有高度差的位置上；選點(diǎn)時(shí)應(yīng)做好點(diǎn)之記，與內(nèi)頁人員溝通好，點(diǎn)位不能測(cè)中心位置，刺點(diǎn)時(shí)選在地物邊角處；選點(diǎn)時(shí)盡量選擇地面上的標(biāo)志來做像控點(diǎn)，例如清晰的斑馬線，人行道等。

2.3.1.2像控點(diǎn)測(cè)量

測(cè)區(qū)采用GPS-RTK的方法進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量時(shí)氣泡居中或者用三角支撐桿固定，認(rèn)真核對(duì)所測(cè)像控點(diǎn)方位及對(duì)應(yīng)點(diǎn)號(hào)，點(diǎn)之記拍照時(shí)應(yīng)拍攝一張清晰大圖，再拍攝一張周圍環(huán)境的全面圖。在測(cè)量像控點(diǎn)時(shí)注意設(shè)置好對(duì)應(yīng)的儀器天線類型和天線高。

2.3.2航測(cè)數(shù)據(jù)的獲取

本次影像數(shù)據(jù)獲取選擇在風(fēng)速較低、可見度較高的天氣進(jìn)行航測(cè)作業(yè)，所獲取影像的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都滿足設(shè)計(jì)要求，有效照片數(shù)為102張。其中局部航片按1：1放大，地面標(biāo)示為0.4m。

2.3.3影像的預(yù)處理

無人機(jī)相機(jī)是普通的數(shù)碼相機(jī)，鏡頭容易產(chǎn)生畸變從而導(dǎo)致影像的形狀發(fā)生非透視畸變。

無人機(jī)航攝姿態(tài)不穩(wěn)定，基于灰度的相關(guān)關(guān)系數(shù)匹配失效只能通過重疊度增大，增加觀測(cè)值個(gè)數(shù)來增加解算的可靠性。由于基高比變小，導(dǎo)致空中三角很不穩(wěn)定，降低了解算的穩(wěn)定性。[3]

由于以上種種原因無人機(jī)影像獲取后需要進(jìn)行預(yù)處理。首先對(duì)相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定。然后根據(jù)kappa角的變化劃分航帶，自動(dòng)去掉航帶之間轉(zhuǎn)向部分影像，自動(dòng)生成航帶。最后基于特征匹配，并通過粗差的剔除來過濾錯(cuò)誤匹配。

2.3.4空三加密及精度檢查

2.3.4.1資料準(zhǔn)備

（1）預(yù)處理后的影像（2）相機(jī)文件（3）控制點(diǎn)文件（4）控制點(diǎn)點(diǎn)位圖（5）航飛示意圖[4]

2.3.4.2加密流程

使用DatMatrix2.0軟件根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行加密。DatMatrix利用少量地面控制點(diǎn)來計(jì)算測(cè)區(qū)中所有影像的外方位元素和所有加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)，并自動(dòng)完成內(nèi)定向、選取加密點(diǎn)、轉(zhuǎn)刺加密點(diǎn)、相對(duì)定向、模型連接和生成整個(gè)測(cè)區(qū)像點(diǎn)網(wǎng)等，最后集成PATB光束法區(qū)域網(wǎng)平差軟件對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行平差計(jì)算[5]。具體流程如下[5]

2.3.4.3精度檢查

在數(shù)據(jù)采集之前對(duì)空三模型進(jìn)行精度檢查是非常有必要的。主要是通過控制點(diǎn)、檢查點(diǎn)、加密點(diǎn)導(dǎo)入到Mapmatrix4.2中與最終的空三模型進(jìn)行套合，經(jīng)檢查套合情況良好，航向及旁向模型間接邊平面精度均優(yōu)于±15cm，高程精度可滿足0.5米等高距。

2.3.5DLG生產(chǎn)

2.3.5.1立體測(cè)圖

采用航天遠(yuǎn)景Mapmatrix4.2制作立體像對(duì)，進(jìn)行內(nèi)業(yè)的立體采編。為了提高采集過程中相對(duì)刷新速率在采集數(shù)據(jù)之前對(duì)立體相對(duì)采集核線的立體相對(duì)。在采集前，要確定每個(gè)模型可采集矢量的最優(yōu)范圍，最好在控制點(diǎn)以內(nèi)。[6]

采集時(shí)分類輸入采集碼進(jìn)行采集，采集順序?yàn)椋航煌?水系-居民地-工礦-植被-地貌土質(zhì)-管線。

2.3.4.2外業(yè)調(diào)繪

通過內(nèi)業(yè)立體采集形成初步DLG成果后，通過外業(yè)調(diào)繪，補(bǔ)測(cè)被遮擋地物并調(diào)繪內(nèi)業(yè)無法判讀屬性的地物以及屋檐更正、電桿連線等。

2.3.6DEM生產(chǎn)

為了提高數(shù)據(jù)精度通過在前期采集的DLG數(shù)據(jù)中提取等高線、高程點(diǎn)、水壓線等特征點(diǎn)、線構(gòu)建TIN網(wǎng)生成DEM數(shù)據(jù)。

2.3.7DOM生產(chǎn)

使用易拼圖V1.1在加密成果基礎(chǔ)上把影像數(shù)據(jù)通過鑲嵌、勻色等操作，在接邊滿足精度后選擇鑲嵌線進(jìn)行鑲嵌處理，最后根據(jù)實(shí)際要求生成若干幅正射影像圖。

三、結(jié)語

無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在大比例尺地形圖測(cè)量方面有著重要的意義，比傳統(tǒng)測(cè)量方式有著不可替代的優(yōu)越性。因此，無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在大比例尺測(cè)圖領(lǐng)域必將得到不斷的推廣應(yīng)用，進(jìn)一步為航測(cè)作業(yè)效率及質(zhì)量的提高奠定基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]吳根梅.無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在城鎮(zhèn)地籍測(cè)量中的應(yīng)用探討.地球，2016.

[2]國(guó)家測(cè)繪局.低空數(shù)字航空攝影規(guī)范【M】.測(cè)繪出版社，2010.

[3]李毅、李碧.全國(guó)測(cè)繪科技信息網(wǎng)中南分網(wǎng)第二十五次學(xué)術(shù)信息交流會(huì).淺談無人機(jī)航攝系統(tǒng)現(xiàn)狀與前景.學(xué)術(shù)會(huì)議，2011.

[4]陳德華.城市建設(shè)理論研究。基于VirtuoZo處理無人機(jī)航測(cè)數(shù)據(jù)探討.2013.

[5]DATMatrix2.0用戶手冊(cè).

[6]Mapmatrix4.2用戶手冊(cè).