無人機航拍技術在工程測量中的應用

劉占利

摘 要：本文對無人機高空航拍這一新型的攝影技術進行了詳細地分析，并指出了其在工程測量測繪中的應用的現狀及前景，希望能夠對相關的人員提供幫助。

關鍵詞：無人機技術；航拍；工程測量；測繪

中圖分類號：TB22 文獻標識碼：A

1.無人機航空攝影測量的技術概述

1.1 無人機航空攝影測量技術

無人機技術的使用能夠在短的時間內，取得全面、真實、準確可靠的測繪信息，解決當前工程測量中小面積低空攝影存在的問題。無人機航空測量技術在工程中的操作步驟主要有野外像控點的布設和測量、取得測區影像數據、內業空三加密以及數字測圖這3個方面。在這3個方面中，內業空三加密是最關鍵的一個環節，這一環節主要是對影像、記錄影像大地的坐標以及3個角元素文件、DEM數據、各種坐標等資料進行加密處理并將其輸出，之所以重要是因為這些數據是后期進行數字測圖的依據。

1.2 無人機航拍技術的系統組成

（1）遙感信息采集系統

①無人機遙感平臺主要是將無人機與航空數碼相機結合而成的，借助這一平臺就可以使用IMU（慣性測量）/GPS（全球定位系統）技術實進行航空攝影。遙感信息采集系統和遙感信息處理系統這兩部分是無人機遙感測繪系統中最為常見也是最主要的組成部分。

②飛行控制系統，這一系統主要是科學地利用定位導航技術獲取位置信息，以便對無人機的加速度計、陀螺等位置進行確定，之后經過必要的工作流程對無人機進行數字化監控，從而更好地完成測繪信息采集的任務。

③地面監控系統，主要由全向天線、監控軟件、供電系統、便攜式計算機等構成，具體來說是連接機載飛控系統與數據鏈，實現無人機飛行過程中的信息傳遞。

（2）遙感信息處理系統

①對遙感像片以及任務航攝的規范表、相機檢定參數等相關數據文件進行整合與處理。

②空中三角測量系統的作用主要是融合已經提前規劃好的航帶列表，并確定這些行列表之間的關系。

③對影像進行內定向，通過布局影像間連接點、量測像控點、自動空三加密平差計算，從而建立更為完整的三維立體模型，實現定向和核線影像生成。

④三維建模系統，通過將測繪技術得到的地形信息以及數據分析與處理的結果輸入到三維建模系統中去可以將地形三維虛擬化，并使其可視化。

2.無人機航拍技術在工程測量測繪中的應用

在工程中利用無人機航空攝影技術進行測量時需要先對需要測量的區域進行劃分和界定，同時在無人機起降點預留足夠的空間供無人機起飛和降落使用，只有做好了這些準備工作，后續的測量工作才能順利開展，測量的結果的準確性才能夠有所保障。

2.1 規劃航線與測量范圍

一般情況下，無人機的飛行時間都不會超過1h，再加上無人機的起飛和降落的時間，留給拍攝的時間不會超過50min，因此，必須要控制好航拍時間，防止無人機因能源耗盡發生墜機事故。在保證拍攝質量的情況下，想要將拍攝時間控制在50min內就必須要規劃好航線。同時，為了航拍數據的完整與測量結果的全面、準確，需要對整個工程區域內需要進行測繪的地區進行規劃。在當前的工程中，最常見的方法是將需要進行測繪的區域劃分為兩邊等距的、長條狀的小型區域，并在劃分后的區域的4個角上分別放置特定的標記，然后再根據工程中選用的無人機的飛行時間、航行距離以及飛行速度等因素規劃整個航拍的路線，設計航拍的流程。

2.2 建立測量區域控制網

為了能將測量測繪工作進一步細化，需要建立測量區域控制網。以前，某市的電力工程中曾用到了無人機航空攝影測量技術。首先需要根據測量得到地圖的規格建立規模與之相當的控制網，并在該控制網的涵蓋范圍內設置好GPS坐標點，以此為依據建立三維坐標系，將該區域中各個點的方位用坐標系內的坐標點表示出來，從而降低后期的數據處理的復雜度。在這個過程中必須要注意的是核對好各點的坐標，確保無人機航路的正確合理，從而提高航拍的效率。

2.3 無人機航攝影像數據處理

無人機航攝影像數據處理的完整流程，如圖1所示。

（1）影像比例糾正（CCD畸變系數β）

與影像的坐標不同，相機坐標測量需要提前糾正影像的畸變差。而需要進行糾正的相關參數包括主點坐標（I0，J0），對稱畸變的參數（K1，K2），非對稱畸變的參數（P1，P2），CCD非正方形比例系數α以及CCD非正交性畸變系數β。

（2）DEM數據匹配（正射影像）

生成測區地表的DEM是模型實現DOM的基礎，該影像處理流程如圖2所示。

通過對該模型進行正射投影，即可實現DOM。就目前來看，在這一環節的處理中PixelGrid軟件是應用最為廣泛的處理軟件。由于PixelGrid軟件能夠自動進行采集與匹配那些擁有多模型、多重疊特征的DEM柵格數據，能夠有效地確保測區上方DEM點位全部切準地面的特性。勘測單位可以將一個測區作為一個單位，這樣創建的像對正射影像，就是整測區像片生成正射影像，這也是該軟件應用如此廣泛的重要因素之一。

結語

綜合以上論述，無人機航空攝影測量技術是一種借助無人機，對待測區域進行全方位航空拍攝，獲取該區域的地形信息從而達到測量目的，為后續的測繪工作提供可靠的數據信息支持的新型測量技術。相比較傳統的航拍測量技術，無人機航拍測量技術更加迅速、準確、成本更低、靈活性更好、安全性更高。基于這些優點，該技術在今后工程測量中會得到更加廣泛的應用。

參考文獻

[1]陳智.淺議無人機航拍的應用[J].時代金融，2016（5X）：210-211.