免像控技術(shù)在礦山地形圖測繪中的應(yīng)用

馬蒨蒨

（江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六五大隊(duì)，江西 鷹潭 335001）

隨著無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，積極的促進(jìn)了我國測繪領(lǐng)域的高速發(fā)展，無人機(jī)技術(shù)因其具有高的影像數(shù)據(jù)分辨率、高的數(shù)據(jù)獲取效率和高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義而廣泛的應(yīng)用于各種測繪行業(yè)。

但是，盡管無人機(jī)測繪技術(shù)具有眾多的優(yōu)勢，但因其受控于天氣變化狀況、飛行不平穩(wěn)以及重疊度不規(guī)則等因素的限制，導(dǎo)致獲得的影像中存在一定的誤差[1]。免像控技術(shù)是現(xiàn)代化應(yīng)用于無人機(jī)測繪技術(shù)的一項(xiàng)重要手段，可以有效的避免飛行不平穩(wěn)等造成影像質(zhì)量較差等問題，此外，該技術(shù)應(yīng)用于航空測繪技術(shù)中不需要第三方軟件的處理，從而有效的提高了數(shù)字化成圖效率。

1 免像控技術(shù)概況

1.1 免像控技術(shù)

無人機(jī)航攝系統(tǒng)是現(xiàn)代化測繪技術(shù)中重要的新型測繪技術(shù)，具有較高的影像數(shù)據(jù)分辨率和高效率獲取數(shù)據(jù)、高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義，但是該技術(shù)所獲得測繪成果質(zhì)量的高低明顯受控于無人機(jī)飛行狀態(tài)。眾所周知，高空飛行不可避免的受到風(fēng)速等的影響，導(dǎo)致無人機(jī)飛行不平穩(wěn)，降低了獲得航空攝影的質(zhì)量，進(jìn)而導(dǎo)致最終的測繪精度降低[2]。在無人機(jī)航空攝影技術(shù)中融入RTK模塊，即實(shí)現(xiàn)航攝免像控，可以獲得高密度、高精度的航空制圖像控點(diǎn)，進(jìn)而有效的提高了測繪精度和整體質(zhì)量。

1.2 無人機(jī)攝影測量系統(tǒng)

航空攝影測量系統(tǒng)是由低空航空攝影技術(shù)、低空飛行技術(shù)、地面檢測控制系統(tǒng)、遙感傳感器系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成，一般采用MA-Vinci Desktop飛行控制軟件進(jìn)行自動(dòng)的航空攝影、數(shù)據(jù)預(yù)處理和空中三角加密處理等技術(shù)，進(jìn)而獲得相應(yīng)的DEM、DOM、DPC格式文件。該技術(shù)由于采用了高頻率和高精度的GPS技術(shù)，因此在使用該技術(shù)過程中不需要進(jìn)行外業(yè)像片控制點(diǎn)的布設(shè)工作，提高了測量效率，促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益發(fā)展。

1.3 影像數(shù)據(jù)處理

將獲得的航空攝影數(shù)據(jù)經(jīng)過航攝系統(tǒng)自動(dòng)預(yù)處理后導(dǎo)入到相應(yīng)的處理軟件平臺(tái)，并根據(jù)目的任務(wù)設(shè)置好需要的坐標(biāo)系統(tǒng)、投影方法，中央子午線和數(shù)據(jù)處理精度等要求，并按照項(xiàng)目設(shè)計(jì)的基本要求輸出相應(yīng)格式的數(shù)據(jù)。一般來說，影像的處理按照分架次的方式進(jìn)行處理，可獲得DEM、DOM、EPT、DSM等數(shù)據(jù)，進(jìn)而通過圖像鑲嵌和分幅處理，可以獲得最終的成果圖。

2 免像控技術(shù)在礦山地形圖測繪中的應(yīng)用

2.1 測繪區(qū)域概況

為后期礦山建設(shè)提供基礎(chǔ)支撐，對(duì)某金屬礦山進(jìn)行1∶2000的地形圖測量工作，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量和按其完工，選用低空攝影測量技術(shù)，并融入免像控技術(shù)，獲得該礦山的地形圖[3]。測繪區(qū)域?qū)儆谄皆貐^(qū)和丘陵交匯部位，地勢起伏變化較大，面積約14.4km2。

2.2 航空攝影情況

根據(jù)測繪區(qū)域地形地貌特征，測繪區(qū)域形狀較規(guī)則，為近南北向矩形區(qū)域，根據(jù)測繪面積和無人機(jī)架次的航攝時(shí)間，將測繪區(qū)域劃分為8個(gè)航攝分區(qū)，進(jìn)而開展航空攝影設(shè)計(jì)。本次航空攝影的航線設(shè)計(jì)在航向的重疊設(shè)置為75%，旁向的重疊度設(shè)置為75%，獲得航空攝影影像在垂向上的分辨率為3cm。

最終獲得航空照片13450張，像素達(dá)到設(shè)計(jì)要求，獲得的影像清晰、反差適中、色調(diào)柔和，可以滿足航空攝影影像的要求。

2.3 影像處理

在完成航空影像拍攝后，及時(shí)檢查所獲影像質(zhì)量，對(duì)于相片不清晰、反差較大的圖像區(qū)域要開展補(bǔ)測工作，直至所獲相片均達(dá)到航空攝影相片的基本質(zhì)量要求為止。將獲得的航空影像經(jīng)過無人機(jī)航空系統(tǒng)的自動(dòng)預(yù)處理之后，生成DLG分幅圖，并按照一定的排列順序進(jìn)行地形圖內(nèi)業(yè)地形要素和高程標(biāo)記點(diǎn)等的提取工作。

與傳統(tǒng)的無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)相比，該方法不借助外業(yè)布設(shè)相片控制點(diǎn)，所以相對(duì)其他方法可以在更短的時(shí)間內(nèi)獲得地形圖成果。

2.4 數(shù)據(jù)處理

表1 地面控制點(diǎn)坐標(biāo)誤差分析表（單位：m）

數(shù)據(jù)處理軟件以Agisoft PhotoScan多視圖三維重建技術(shù)為主，將獲得的無人機(jī)影像數(shù)據(jù)和高精度的POS數(shù)據(jù)導(dǎo)入到相應(yīng)的工作區(qū)中，按照設(shè)計(jì)目標(biāo)任務(wù)設(shè)置相應(yīng)的坐標(biāo)系統(tǒng)、投影方法和數(shù)據(jù)處理精度要求等，借助該軟件平臺(tái)的自動(dòng)解算功能將每張影像的空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成為坐標(biāo)信息和高密度的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，再根據(jù)甲方的具體要求輸出相應(yīng)的數(shù)據(jù)格式，如正射影像圖、DEM、DOM等數(shù)據(jù)[1]。該技術(shù)流程中數(shù)據(jù)處理效率與其他類型的無人機(jī)航空攝影技術(shù)相比，具有更高的數(shù)據(jù)處理效率，且獲得更高精度的地形圖（表1），因此在大比例尺地形圖測繪中具有較好的應(yīng)用前景。

2.5 地形圖精度分析

最終獲得的地形圖精度是判別測量質(zhì)量高低的最主要的判別依據(jù)，本次在測繪區(qū)域外業(yè)數(shù)據(jù)中采集明顯地物點(diǎn)、特征點(diǎn)403個(gè)，其中平面檢查點(diǎn)202個(gè)，高程標(biāo)記點(diǎn)201個(gè)，在數(shù)據(jù)采集過程中為穩(wěn)定的固定解狀態(tài)，所以獲得的最終數(shù)據(jù)成果和地形圖在設(shè)計(jì)誤差之內(nèi)，可以滿足礦山建設(shè)需求。

3 結(jié)語

綜上鎖住，免像控技術(shù)在低空無人機(jī)航空攝影測繪中具有重要的意義，不僅可以有效的提高低空無人機(jī)航空攝影成果的質(zhì)量，還可以避免外業(yè)像片控制點(diǎn)的布設(shè)和數(shù)據(jù)處理流步驟，極大的縮短了測繪工作周期，有效的減少了實(shí)際工作量，提高了地形圖生成周期，促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)展。此外，免像控技術(shù)的應(yīng)用，避免了無人機(jī)因飛行不平穩(wěn)等因素造成攝影質(zhì)量差，降低測繪精度的弊端。因此，該技術(shù)在大比例尺地形圖測繪中具有廣闊的應(yīng)用前景。