無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在風(fēng)能開(kāi)發(fā)勘測(cè)中的應(yīng)用

王 偉,李 楠,馬 嘯

（1.中國(guó)石油大學(xué)（華東） 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東 青島 266580; 2.東方地球物理公司裝備服務(wù)處測(cè)量服務(wù)中心,河北 涿州 072750;3.山東正元數(shù)字城市建設(shè)有限公司,山東 煙臺(tái) 264670）

無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在風(fēng)能開(kāi)發(fā)勘測(cè)中的應(yīng)用

王 偉1,3,李 楠2,馬 嘯3

（1.中國(guó)石油大學(xué)（華東） 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東 青島 266580; 2.東方地球物理公司裝備服務(wù)處測(cè)量服務(wù)中心,河北 涿州 072750;3.山東正元數(shù)字城市建設(shè)有限公司,山東 煙臺(tái) 264670）

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在開(kāi)發(fā)勘測(cè)中的應(yīng)用十分重要。其不僅能夠讓風(fēng)能開(kāi)發(fā)勘測(cè)的效率得到全面的提升，而且還能讓攝影測(cè)量的精確度增加。因此，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值巨大。本文主要針對(duì)無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在風(fēng)能開(kāi)發(fā)勘測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

無(wú)人機(jī);航空攝影;測(cè)量;風(fēng)能

在進(jìn)行風(fēng)能開(kāi)發(fā)勘測(cè)的過(guò)程中，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量能夠讓測(cè)量的精度大幅度提升。但是在實(shí)際的測(cè)量過(guò)程中，其依舊需要把握多方面的測(cè)量因素，對(duì)無(wú)人機(jī)攝影的特點(diǎn)和技術(shù)裝備進(jìn)行全面的分析。同時(shí)還要結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)其三維加密技術(shù)進(jìn)行深層次的把握。

1 無(wú)人機(jī)航攝技術(shù)簡(jiǎn)介

無(wú)人機(jī)的航空拍攝是以無(wú)人駕駛飛機(jī)為空中平臺(tái)，通過(guò)攝像機(jī)和高分辨率的數(shù)碼相機(jī)獲取視頻信息，對(duì)于圖像信息的處理，可以通過(guò)航空攝影的拍攝工作，并且能夠制成一系列的3D產(chǎn)品，例如：正攝影像圖、數(shù)字高程模型、地形圖等。無(wú)人機(jī)航攝技術(shù)集航空拍攝測(cè)量、遙控、遙感、高空拍攝于一體。無(wú)人機(jī)的成本較低、靈活機(jī)動(dòng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不僅能夠執(zhí)行有人飛機(jī)執(zhí)行的任務(wù)，還能夠完成有人飛機(jī)不能完成的任務(wù)。

2 無(wú)人機(jī)航空攝影技術(shù)的應(yīng)用概況

2.1 無(wú)人機(jī)航空攝影技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

無(wú)人機(jī)的航攝是集齊了各種先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，小型的系統(tǒng)，相比于常規(guī)的航攝系統(tǒng)，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1）不需要專業(yè)的起降機(jī)場(chǎng)。2）攜帶方便、能夠高效、快速的執(zhí)行各種飛行任務(wù)。3）系統(tǒng)集成度高、體積小。無(wú)人機(jī)的機(jī)身和機(jī)翼都較小，無(wú)人機(jī)的系統(tǒng)集中了數(shù)碼相機(jī)傳感器、通訊系統(tǒng)、飛行控制設(shè)備、全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)備、飛行平臺(tái)等。無(wú)人機(jī)的各種設(shè)備技術(shù)和整體系統(tǒng)都發(fā)展的相對(duì)成熟。4）對(duì)于天氣條件的要求較低。5）現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)、影像的分辨率較低。6）無(wú)人機(jī)的系統(tǒng)簡(jiǎn)單，容易維護(hù)。7）工程具有較低的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著3S技術(shù)、數(shù)碼相機(jī)技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)的航攝技術(shù)也隨之迅速發(fā)展起來(lái)，能夠有效地補(bǔ)充航測(cè)遙感領(lǐng)域，隨著無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的需求不斷擴(kuò)大，在各個(gè)領(lǐng)域中都可以應(yīng)用無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)，例如：礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)、森林管理、生態(tài)保護(hù)、環(huán)境治理、測(cè)繪、數(shù)字農(nóng)業(yè)、網(wǎng)線鋪設(shè)、城市交通、災(zāi)害評(píng)估與預(yù)測(cè)、突發(fā)事件的實(shí)時(shí)監(jiān)控、城市規(guī)劃、土地面積管理、國(guó)土資源調(diào)查、通信站點(diǎn)的建設(shè)、素質(zhì)城市的建設(shè)、國(guó)家接觸地圖的測(cè)繪等，具有較為重要的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的意義。

3 工程應(yīng)用實(shí)例

（1）獲取數(shù)據(jù)。現(xiàn)以某地風(fēng)電場(chǎng)航空攝影項(xiàng)目為例，其作業(yè)過(guò)程中采用無(wú)人機(jī)航拍，相對(duì)航拍高度為900米，實(shí)際成圖比例為1：2000，此次航拍共派出六個(gè)航拍機(jī)。

（2）數(shù)據(jù)情況。經(jīng)過(guò)一系列的預(yù)處理工作，格式轉(zhuǎn)換、畸形糾正，總共獲取有效航片的數(shù)量為1813張，航片的色彩清晰、均勻，顏色飽和，沒(méi)有刮痕，層次豐富。

（3）外業(yè)控制測(cè)量與調(diào)繪。在正式的進(jìn)行調(diào)繪工作前，需要進(jìn)行定量處理，對(duì)于粗略的POS數(shù)據(jù)進(jìn)行空三加密的方式，再通過(guò)無(wú)縫鑲嵌的技術(shù)，生成大幅的面影像，最后將影像沖洗出來(lái)，供外業(yè)控制調(diào)繪和測(cè)量時(shí)使用。

（4）基礎(chǔ)控制測(cè)量。本次的航拍測(cè)量采用了GPS技術(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的精度測(cè)量，總共收集到了7個(gè)已知點(diǎn)，埋設(shè)了49個(gè)基礎(chǔ)的控制點(diǎn)。在野外進(jìn)行調(diào)繪是一般采取綜合判讀的調(diào)繪法，先在室內(nèi)進(jìn)行判讀調(diào)繪，然后再到野外定性、調(diào)查和檢核，最后在室內(nèi)進(jìn)行整體描繪，為了能夠?qū)ν鈽I(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行核實(shí)，需要制作以正射影像圖為標(biāo)準(zhǔn)，將影像打印出來(lái)，圖片上需要標(biāo)出明顯的地標(biāo)建筑，調(diào)繪只能夠?qū)?shù)量和性質(zhì)進(jìn)行說(shuō)明，形狀和位置應(yīng)該以內(nèi)業(yè)的立體模型為主。調(diào)繪的內(nèi)容包括地理名稱、土質(zhì)、植被、地貌、管線、交通信號(hào)以及居民地的設(shè)備等。

4 空三加密及地形圖測(cè)繪

4.1 空三加密

采用全數(shù)字平臺(tái)作業(yè)，由空三加密的測(cè)量工作站完成，需經(jīng)過(guò)控制點(diǎn)轉(zhuǎn)刺、自動(dòng)生成連接點(diǎn)、內(nèi)定向、影像輸入、區(qū)域網(wǎng)平差等過(guò)程。這個(gè)項(xiàng)目需要進(jìn)行兩個(gè)加密區(qū)的作業(yè)，使得空三精度能夠提高，為了能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范要求，最后輸出空三測(cè)量結(jié)果。

4.2 地形圖測(cè)繪及修測(cè)

（1）對(duì)于立體模型中的數(shù)據(jù)采集，可以通過(guò)空三的成果恢復(fù)立體模型，對(duì)地標(biāo)建筑物的采集按照編碼進(jìn)行分成，采集區(qū)域內(nèi)要保證居民的和獨(dú)立的地標(biāo)建筑較少，要考慮到道路和地貌的因素。

（2）圖形編輯。作業(yè)平臺(tái)的符號(hào)庫(kù)、線型和比例尺的設(shè)置，能夠?qū)⒉杉降膱D形轉(zhuǎn)化為CAD的數(shù)據(jù)，然后再將地形圖轉(zhuǎn)化成文件的形式，最后再通過(guò)調(diào)繪片檢測(cè)地標(biāo)建筑物的遺漏。

（3）地形圖修測(cè)。在發(fā)現(xiàn)測(cè)量平臺(tái)精度不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，對(duì)于內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的修測(cè)可以利用外業(yè)的數(shù)據(jù)。被利用的外業(yè)數(shù)據(jù)不能再對(duì)圖形中的檢查點(diǎn)進(jìn)行檢查。

4.3 DEM、DOM產(chǎn)品生產(chǎn)

對(duì)于立體數(shù)據(jù)的采集的精度取決于地圖的精度，當(dāng)圖片中插入DEM時(shí)，會(huì)使圖片的精度降低。DOM可以由數(shù)字高程模型和內(nèi)外方位元素構(gòu)成DEM，對(duì)于影像的重新采集可以運(yùn)用微分糾正軟件，對(duì)于測(cè)量數(shù)據(jù)的不真實(shí)，可以通過(guò)糾正因飛機(jī)傾斜、地面起伏而造成的失誤，可將中心投影的形式轉(zhuǎn)換為垂直投影，最終可得到單張的正射影像的相片,通過(guò)檢查編輯、裁切、鑲嵌、勻光、調(diào)色等步驟，使得單片正射影像生成區(qū)域正射影像圖。

5 結(jié)語(yǔ)

無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在風(fēng)能開(kāi)發(fā)勘測(cè)中的應(yīng)用意義深遠(yuǎn)。在進(jìn)行勘測(cè)的過(guò)程中，首先應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)無(wú)人機(jī)航空攝影技術(shù)的特點(diǎn)以及性能進(jìn)行全面的把握。同時(shí)還要做好相應(yīng)的地理繪測(cè)以及空三加密的相關(guān)工作，從而有效地提升無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量的效率。

[1]史文飛.無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在電力工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].企業(yè)研究,2014(02)：12-15

[2]劉偉,朱正榮.無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在風(fēng)電場(chǎng)勘測(cè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù),2013(02)：46-48

[3]孫朝陽(yáng),鄭彥春,徐秀云.無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在風(fēng)能開(kāi)發(fā)勘測(cè)方面的應(yīng)用[J].電力勘測(cè)設(shè)計(jì),2011(05)：36-39

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.074

王偉（1985-），工程師,主要從事航空攝影測(cè)量、地籍測(cè)繪、工程數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)等相關(guān)管理工作。