基于無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的地形圖測(cè)繪探究

李麗振

摘要：無(wú)人機(jī)技術(shù)在地層信息獲取、軍事預(yù)警、地面地理信息獲取等方面得到了廣泛的運(yùn)用。文章對(duì)運(yùn)用于地形圖測(cè)繪的無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)行探討，闡述該技術(shù)的含義與優(yōu)缺點(diǎn)，分析了無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)結(jié)構(gòu)與功能，并通過(guò)案例分析闡述了其運(yùn)用要點(diǎn)，探析了該技術(shù)的運(yùn)用價(jià)值，對(duì)從業(yè)者具有一定借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：地形圖測(cè)繪;無(wú)人機(jī)技術(shù);航測(cè)技術(shù)

引言

無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量系統(tǒng)傳感器使用非量測(cè)相機(jī)，成本低，應(yīng)用靈活，不需要專(zhuān)用機(jī)場(chǎng)，且相機(jī)質(zhì)量和體積優(yōu)勢(shì)明顯應(yīng)用廣泛，成為無(wú)人機(jī)搭載相機(jī)的首選。數(shù)碼相機(jī)航測(cè)像片可存在內(nèi)存卡，也可以聯(lián)機(jī)計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)像片同步。目前普通數(shù)碼相機(jī)完全能夠滿足大比例尺航測(cè)成圖所需攝影像素，是當(dāng)前最常用的航測(cè)工作方式。但其缺點(diǎn)也很明顯如飛行高度較低，更為突出的矛盾是立體交會(huì)精度和相對(duì)的立體覆蓋面積，導(dǎo)致其作業(yè)效率有待提高，所以該方法更多地應(yīng)用于線路工程測(cè)量，且目前還沒(méi)有完善的作業(yè)規(guī)范。

一、無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)概述

在任何工程中，地形圖測(cè)繪都是一項(xiàng)重要工作，同時(shí)航空攝影處于關(guān)鍵地位。隨著近年來(lái)新型技術(shù)帶來(lái)的科技進(jìn)步，遙感領(lǐng)域也得到了顯著發(fā)展并促使無(wú)人機(jī)測(cè)量實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用。現(xiàn)階段無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量及被廣泛用于我國(guó)的基礎(chǔ)地圖測(cè)繪工程、市政建設(shè)工程、環(huán)境工程、交通工程、資源開(kāi)發(fā)工程等領(lǐng)域，對(duì)于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要意義。無(wú)人機(jī)主要是由無(wú)人機(jī)遙控平臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，以無(wú)人機(jī)搭載單反相機(jī)利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與信息技術(shù)對(duì)航測(cè)無(wú)人機(jī)發(fā)出拍攝指令。同時(shí)，通過(guò)遙控器可以改變無(wú)人機(jī)的飛行路線，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的低空飛行，從而獲得高分辨率的照片。在拍攝完畢后，使用計(jì)算機(jī)應(yīng)用繪制高精度的地形圖，反映地形情況。

無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）便利性強(qiáng)

無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)單體體積較小，系統(tǒng)集成程度較高，一般車(chē)輛就可以完成對(duì)其的運(yùn)輸，同時(shí)，其起飛、降落對(duì)場(chǎng)地的要求不高，對(duì)環(huán)境也不會(huì)造成破壞。無(wú)人機(jī)質(zhì)量很輕，在實(shí)際測(cè)繪過(guò)程中飛行速度緩慢，靈活性非常高，并且無(wú)人機(jī)的操作流程簡(jiǎn)單，一般人員就能完成操作。

（2）成本低

傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)對(duì)一些山地、丘陵的測(cè)繪，往往需要大量的人力、物力、財(cái)力做支撐，而應(yīng)用無(wú)人機(jī)航測(cè)可以有效避免這一問(wèn)題，從而降低人力、物力成本。

（3）功能多

無(wú)人機(jī)可以為氣象傳感器、熱成像儀、攝像系統(tǒng)等提供良好的平臺(tái)，因此，不僅能測(cè)量項(xiàng)目區(qū)域，還能動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，功能多樣突出。

二、無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

相比于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)的無(wú)人機(jī)技術(shù)起步較晚，發(fā)展也相對(duì)較慢。近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)于這方面的重視以及研究逐漸深入，逐漸將無(wú)人機(jī)技術(shù)與航測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，并取得了很大程度上的發(fā)展，并在此基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)了無(wú)人駕駛飛機(jī)對(duì)地面情況的遙感拍攝。現(xiàn)階段無(wú)人機(jī)技術(shù)不僅可以對(duì)地貌情況進(jìn)行多維度、多效果的拍攝，同時(shí)，還能夠有效結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)所拍攝的圖像進(jìn)行進(jìn)一步的處理，具有很強(qiáng)的精準(zhǔn)性與靈活性。隨著近幾年的發(fā)展，我國(guó)關(guān)于無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，且同時(shí)具備安全性、可靠性、精準(zhǔn)性等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，在不斷發(fā)展完善的過(guò)程中，圖片影像的清晰程度逐漸提高、精準(zhǔn)度與操作便捷性也有所提升。

無(wú)人機(jī)在測(cè)繪工作中的應(yīng)用有著十分重要的作用與意義：（1）無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用滿足了測(cè)繪行業(yè)的發(fā)展需要，解決了傳統(tǒng)測(cè)繪方法所遇到的難題，對(duì)測(cè)繪行業(yè)的服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行了很大程度上的提升，在這樣的發(fā)展形勢(shì)之下也必然會(huì)對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化城市建設(shè)提供助力;（2）無(wú)人機(jī)技術(shù)與航測(cè)遙感系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，使其在應(yīng)用的過(guò)程中更具靈活性，不僅工作效率得到了合理有效的提升，同時(shí)精確度也更高，對(duì)我國(guó)測(cè)繪行業(yè)的發(fā)展起到了十分重要的作用。除此之外，相關(guān)部門(mén)對(duì)于無(wú)人機(jī)技術(shù)在測(cè)繪工作中的應(yīng)用也日益重視，研究也日益深入，相信在不斷的發(fā)展與完善之下，必然會(huì)建立起一套能夠滿足更多測(cè)繪需求的完善服務(wù)系統(tǒng)。

三、無(wú)人機(jī)成圖的工藝流程

無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)方法一般采用“先內(nèi)后外”的作業(yè)方法，在測(cè)區(qū)概況和已有資料收集完成之后，依照工程項(xiàng)目的技術(shù)要求，設(shè)計(jì)出航飛參數(shù)，在良好的外部條件下完成航飛，并檢查飛行質(zhì)量，利用專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)處理軟件完成數(shù)字3D產(chǎn)品的制作，利用全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站進(jìn)行大比例尺地形圖的勾繪。航測(cè)前期外業(yè)工作一般包括：（1）航飛和數(shù)據(jù)獲?。河蔁o(wú)人機(jī)搭載數(shù)碼相機(jī)依照設(shè)計(jì)好的飛行參數(shù)完成測(cè)區(qū)的航空攝影。（2）像控測(cè)量（像片聯(lián)測(cè)）：外業(yè)控制測(cè)量分為基礎(chǔ)控制和像控點(diǎn)聯(lián)測(cè)，前者保證了后續(xù)補(bǔ)測(cè)和檢查測(cè)量具有統(tǒng)一一致的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，后者提高攝影處理的數(shù)學(xué)精度。在實(shí)地作業(yè)中采用解析法和RTK進(jìn)行外業(yè)刺點(diǎn)工作，在像片上選取足夠的滿足要求的像片控制點(diǎn)，到實(shí)地根據(jù)影像找到對(duì)應(yīng)位置，測(cè)量坐標(biāo)和高程。一般可在航飛前，布設(shè)十字標(biāo)志或標(biāo)記明顯構(gòu)筑物角點(diǎn)，布設(shè)位置和數(shù)量應(yīng)滿足規(guī)范要求。

航測(cè)內(nèi)業(yè)工作主要包括：（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理的流程為：將獲取的影像、相機(jī)參數(shù)和POS資料導(dǎo)入到處理軟件中，對(duì)獲取的影像做預(yù)處理，包括畸變差改正、Wallis濾波變換等，畸變差可從原始影像出發(fā)，運(yùn)用相機(jī)檢校，或者對(duì)像點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行糾正，結(jié)合灰度插值方法改正。（2）自動(dòng)空三加密：首先提取影像特征點(diǎn)位，將提取的連接點(diǎn)及預(yù)先布設(shè)的少量地面控制點(diǎn)納入至統(tǒng)一的物方坐標(biāo)系中。（3）3D產(chǎn)品生產(chǎn)，通過(guò)航測(cè)軟件的處理，生成3D數(shù)字產(chǎn)品。在內(nèi)業(yè)處理完成后，依照“先內(nèi)后外”的作業(yè)模式，“后外”的工作主要包括：（1）外業(yè)調(diào)繪：內(nèi)業(yè)勾繪完成的大比例尺地形圖成果，打印作為外業(yè)調(diào)繪的工作底圖。依照技術(shù)設(shè)計(jì)要求的精度標(biāo)準(zhǔn)到實(shí)地復(fù)查檢測(cè);外業(yè)調(diào)繪內(nèi)容包括：內(nèi)業(yè)判讀檢查、屋檐改正、注記地理名稱(chēng)調(diào)查、建筑物層數(shù)、結(jié)構(gòu)等說(shuō)明注記等。（2）地形地物補(bǔ)測(cè)：受航測(cè)季節(jié)、天氣和實(shí)地遮擋情況的限制，對(duì)因高低遮蓋或其他原因造成內(nèi)業(yè)無(wú)法判讀的地形地物和航飛完成后新增的地物，采用解析測(cè)量的方法進(jìn)行補(bǔ)測(cè)和調(diào)繪。

四、結(jié)束語(yǔ)

無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的發(fā)展前景，但其設(shè)備軟件及技術(shù)流程和質(zhì)量控制方面還有不足之處，需不斷發(fā)展完善。

參考文獻(xiàn)：

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[2]勞海波.基于無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的地形圖測(cè)繪研究[J].智能城市，2019，005（011）：65-66.

（作者單位：新疆世紀(jì)農(nóng)豐土地科技有限公司）