無人機(jī)低空攝影測量數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用探討

張秋暖

摘? 要：近年來，隨著現(xiàn)代科技的持續(xù)快速發(fā)展，無人機(jī)低空攝影測量迎來了前所未有的重大發(fā)展機(jī)遇，如何采取有效方法與措施，切實(shí)提升地形圖測繪工作成效，成為測繪業(yè)的焦點(diǎn)。首先介紹了無人機(jī)低空攝影測量的基本內(nèi)容，分析了低空攝影測量成圖的關(guān)鍵技術(shù)及精度控制問題。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)低空攝影;測量數(shù)據(jù)處理;應(yīng)用探討

引言

無人機(jī)低空攝影測量理念是將攝影測量技術(shù)和遙感技術(shù)等高科技相結(jié)合。目前，在航空攝影中，無人機(jī)低空攝影這門新起的測量行業(yè)是測量師們必須掌握的技巧之一，通過無人機(jī)低空攝影測量可以讓測量的結(jié)果更加精準(zhǔn)。同時(shí)再對于一些比較危險(xiǎn)的地段，利用無人機(jī)進(jìn)行攝影可以保障測繪人員的生命安全，提高測繪人員的工作效率。

1無人機(jī)攝影測量系統(tǒng)

無人機(jī)是小型輕型遙控飛行器，在機(jī)器上搭載高分辨率的攝影專用鏡頭，通過遙控和GPS導(dǎo)向等方法以一定的速度和線路進(jìn)行攝影記錄的飛行器。無人機(jī)的飛行高度一般為地面200～300m，其數(shù)據(jù)主要記錄方式為光柵影像，在飛行結(jié)束后可以利用專用的處理軟件輸出含有位置信息的柵格圖像。其不但在測量領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，在各個行業(yè)中的測繪都有著很好的應(yīng)用，是一種新型的高科技的測量系統(tǒng)。

2無人機(jī)低空攝影測量數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用

2.1航攝實(shí)施

航攝實(shí)施環(huán)節(jié)是無人機(jī)低空攝影測量的核心環(huán)節(jié)，在地形圖測繪中始終處于基礎(chǔ)性地位。在此環(huán)節(jié)中，應(yīng)首先對無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行充分研判，對無人機(jī)操控人員進(jìn)行專項(xiàng)培訓(xùn)與指導(dǎo)，使其全面掌握無人機(jī)低空攝影測量的具體操作規(guī)范與技術(shù)要求，精準(zhǔn)控制無人機(jī)飛行中的各項(xiàng)注意事項(xiàng)，嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行操作，確保無人機(jī)飛行過程平穩(wěn)有序。通常情況下，為確保無人機(jī)低空攝影測量效果，應(yīng)對旋偏角、傾角和重疊度等進(jìn)行動態(tài)化調(diào)整優(yōu)化。由于無人機(jī)低空攝影測量易受風(fēng)力的影響，因此在有風(fēng)的天氣環(huán)境條件下，尤其要加裝補(bǔ)償器，改進(jìn)無人機(jī)硬件，并在考慮測區(qū)地形地貌、地面分辨率和成果精度等要素的基礎(chǔ)上，通過軟件設(shè)計(jì)對控制點(diǎn)布設(shè)進(jìn)行改善優(yōu)化，對測繪圖像作出精細(xì)化糾正。

2.2低空無人機(jī)低空攝影測繪測量遙感系統(tǒng)的應(yīng)用

常規(guī)航空攝影較為困難地區(qū)一般包括起降條件不好、云層位置偏低以及有高山處，在此區(qū)域內(nèi)使用無人機(jī)測繪測量加護(hù)，能夠高效、迅速的得到精確的高得到航空影像，大幅度提升測繪測量的現(xiàn)勢性和測繪測量應(yīng)急保障服務(wù)水平。同時(shí)高效率處理獲得的高精度影像資料，并在監(jiān)測城市變化、城市規(guī)劃、重大工程、國土資源遙感監(jiān)測、應(yīng)急救災(zāi)、開發(fā)在原監(jiān)測與評估農(nóng)林、建設(shè)新農(nóng)村、城鎮(zhèn)等方面起著重要作用;還能夠加快城市建設(shè)，提高社會管理水平等。在測繪測量行業(yè)推廣和發(fā)展低空無人機(jī)測繪測量遙感系統(tǒng)具有非常重要的意義，能夠解決測繪測量成果的現(xiàn)勢性，提升應(yīng)急服務(wù)保障水平，對于建設(shè)數(shù)字中國、構(gòu)建數(shù)字城市都有著不可替代的重要作用。低空無人機(jī)測繪測量遙感系統(tǒng)有很多方面的優(yōu)勢，例如機(jī)動靈活、反應(yīng)迅速敏捷、精確度高、性能可靠安全、資金花費(fèi)較少、應(yīng)用范圍大等。因此國家測繪局應(yīng)該對此技術(shù)進(jìn)行推廣和發(fā)展，并大力支持地方測繪隊(duì)伍在測繪測量過程中應(yīng)用該技術(shù)。另外，研發(fā)人員也要積極進(jìn)行研發(fā)工作并做好市場需求調(diào)研，在客戶需要的基礎(chǔ)上進(jìn)行研發(fā)，建立健全售后服務(wù)機(jī)制體系，積極建立技術(shù)研發(fā)、運(yùn)行維護(hù)、技術(shù)培訓(xùn)、售后服務(wù)以及技術(shù)更新等一條龍式服務(wù)，建立完善的低空無人機(jī)測繪測量系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。

2.3交互編輯

轉(zhuǎn)點(diǎn)完成后，影像上會出現(xiàn)很多藍(lán)色的點(diǎn)，并且自動重新加載工程，點(diǎn)窗口里會顯示所有點(diǎn)的信息。可在全局視圖中的“平鋪”模式下，查看連接點(diǎn)是否缺失。在連接點(diǎn)編輯前對影像旋轉(zhuǎn)設(shè)置顯示（不改變影像文件），根據(jù)需要還可調(diào)整航帶順序，航帶內(nèi)影像的順序，使整個工程的影像按上到下，左到右重疊順序排列顯示，便于查看、添加、編輯點(diǎn)。添加控制點(diǎn)時(shí)，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)給出的控制點(diǎn)點(diǎn)位圖來進(jìn)行控制點(diǎn)的刺入，且至少刺入3個控制點(diǎn)（控制點(diǎn)點(diǎn)號只能選擇指定）?？刂泣c(diǎn)的添加可以放大相應(yīng)影像，找準(zhǔn)控制點(diǎn)的位置刺入，且給出的控制點(diǎn)多是在影像中比較容易準(zhǔn)確定位的位置。比如，此數(shù)據(jù)給出的多為農(nóng)田的分割處，房屋的樓角等。

2.4智慧城市建設(shè)應(yīng)用

①重視三維模型的構(gòu)建。利用無人機(jī)低空攝影的特性，我們可以在城市上空對地面進(jìn)行詳細(xì)的測量拍照，獲取更加準(zhǔn)確、清晰的攝影資料，讓我們的城市面貌全方位的展示在測繪人的模型中，通過收集大量的數(shù)據(jù)搭建出最全面的城市立體模型，將城市中的紋路具體表現(xiàn)出來，讓工作人員能夠一目了然，這不僅提高了測繪人員的工作效率，也保障了進(jìn)行模型建立時(shí)出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差。②測量點(diǎn)的選擇。測繪人員利用無人機(jī)低空攝影時(shí)要先根據(jù)實(shí)際的情況對測量進(jìn)行區(qū)域劃分、定點(diǎn)，例如選擇城市的地標(biāo)建筑物作為參考點(diǎn)，測量時(shí)從哪個點(diǎn)開始到哪個點(diǎn)結(jié)束都要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊?guī)劃并嚴(yán)格遵守，務(wù)必保證測量時(shí)不會出現(xiàn)重復(fù)的區(qū)域影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。

2.5中測系列無人機(jī)測繪測量遙感系統(tǒng)

此系統(tǒng)有三種型號：垂直尾、雙發(fā)和倒桅尾。此系統(tǒng)的特點(diǎn)在于機(jī)動性好、適應(yīng)性好、運(yùn)行花費(fèi)小，適合應(yīng)用于新農(nóng)村建設(shè)測繪和應(yīng)急測繪等。其中，雙發(fā)型中測無人機(jī)在雪域高原的第一次航測，也是在青藏高原地區(qū)無人機(jī)測繪測量遙感系統(tǒng)的首次應(yīng)用。另外，此系統(tǒng)還是國內(nèi)首次在gps導(dǎo)航控制的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了定點(diǎn)曝光攝影和自動偏旋修正技術(shù)，配備了精度高的幾何檢校標(biāo)定的小型數(shù)字相機(jī)，能夠滿足大比例尺測圖的需要。作為我國航空遙感技術(shù)體系的重要組成成分的低空無人機(jī)飛行器航測遙感系統(tǒng)，從設(shè)計(jì)上看具有良好的系統(tǒng)性，從產(chǎn)品上看具有良好的實(shí)用性，從技術(shù)上看具有良好的創(chuàng)新性。被廣泛應(yīng)用在建設(shè)新農(nóng)村、建設(shè)數(shù)字化城市、抗震救災(zāi)以及國家的重大工程等方面。

2.6靈活的機(jī)動性

由于具有一定的靈活性，無人機(jī)并不需要專用的起降場地，且其非常短的升空時(shí)間，簡易的操作系統(tǒng)和較低的運(yùn)行成本，使得無人機(jī)的應(yīng)用率大大上升。不同于有人飛機(jī)，無人機(jī)具備了按預(yù)定飛行航線自主飛行的功能，并且還有非常穩(wěn)定的飛行姿態(tài)，有效地提升了拍攝和航線控制的精度。在正常的情況下，飛行平臺的最高載油量為5kg，持續(xù)飛行器1600km，滯空時(shí)間達(dá)到16h以上，且無人機(jī)的飛行高度是50～1000m，高度控制精度能夠達(dá)到10m。因此無人機(jī)能夠一次設(shè)定將近一百個地形測量航點(diǎn)，而且在完成設(shè)定的航點(diǎn)后就可以把新的地形測量航點(diǎn)上傳上去，避免了降落后再輸入的情況，充分展示了無人機(jī)的靈活性。

2.7智能變形監(jiān)測

在信息化技術(shù)的支持下，無人機(jī)低空攝影測量可與其他多類型、多用途的測量技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，有效實(shí)施智能變形監(jiān)測。當(dāng)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)偏離值超出特定范圍后，則數(shù)據(jù)處理中心將會自動進(jìn)行響應(yīng)與處理，為技術(shù)人員進(jìn)行科學(xué)應(yīng)對提供參考。

結(jié)語

科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展為我們建設(shè)城市提供了保障，特別是城市測繪工作，自從有了無人機(jī)技術(shù)的支持，城市測繪工作開始有了很大的起色。利用無人機(jī)技術(shù)擴(kuò)展城市測繪的方式能夠完善城市測繪，提高城市測繪的精確度，為城市測繪提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，提高城市測繪的經(jīng)濟(jì)收益?？梢哉f無人機(jī)低空攝影測量為城市發(fā)展提供科技化的保障且讓城市測繪邁出了非常重要的一步，推進(jìn)了城市智慧化發(fā)展。

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