基于無人機(jī)航測(cè)技術(shù)的地形圖測(cè)繪研究

謝李

南江縣天蕊工程測(cè)繪有限責(zé)任公司 四川巴中 636600

無人機(jī)攝影航測(cè)系統(tǒng)作業(yè)效率較高，在進(jìn)行飛行的過程中，任何高度都可以將交匯精度和立體覆蓋面積加以行測(cè)，而且能夠滿足大比例尺航測(cè)的技術(shù)要求，將攝影像素進(jìn)行提升。當(dāng)前在很多領(lǐng)域進(jìn)行工程測(cè)量，都發(fā)揮了巨大的作用。通過完善的作業(yè)規(guī)范，在無人機(jī)攝影測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)行過程中，實(shí)現(xiàn)了更科學(xué)、更高效的測(cè)量效果。

1 無人機(jī)航測(cè)技術(shù)

近年來，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機(jī)航測(cè)應(yīng)用而生。無人機(jī)航測(cè)以無人飛行器為載體，通過利用影像處理、遙感傳感、遙測(cè)遙控、無人機(jī)操控、數(shù)據(jù)通信及GPS定位等新興技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化、專業(yè)化快速獲取礦山資源、自然環(huán)境、地震災(zāi)區(qū)等信息。

2 無人機(jī)航測(cè)地形測(cè)繪

在普通數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行攝影測(cè)量的基礎(chǔ)上，無人機(jī)攝影測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)于各項(xiàng)工程進(jìn)行地形圖的量測(cè)。例如在大比例尺帶狀地形測(cè)量中，無人機(jī)進(jìn)行航測(cè)，能夠運(yùn)用大比例尺航測(cè)技術(shù)，使用固定翼型無人機(jī)技術(shù)參數(shù)，參照了當(dāng)前普遍運(yùn)用的地形圖航空攝影測(cè)量規(guī)范，對(duì)于有空地和無通車的公路，更是起到了很好的量測(cè)作用。

例如在傳感器參數(shù)上，傳統(tǒng)的量測(cè)相機(jī)成像質(zhì)量較差，內(nèi)方位元素穩(wěn)定性超差，突出使用了無人機(jī)數(shù)碼相機(jī)，能夠?qū)τ谏鲜稣`差進(jìn)行調(diào)整，通過在量測(cè)前開展檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)常用的相機(jī)校驗(yàn)方法有直線型變換多片空間后交接等方法，但相對(duì)來說，無人機(jī)的行測(cè)檢校進(jìn)度需要進(jìn)一步提高，運(yùn)用當(dāng)前較為成熟的值線性變換理論，在校驗(yàn)過程中將已知結(jié)構(gòu)信息加以提升，取得高精度，使得室內(nèi)方面元素與其他未知數(shù)一同結(jié)算，以提高結(jié)算精度[1]。

光線束平常算法根據(jù)實(shí)際情況，在控制點(diǎn)數(shù)量上更合理化和均勻化，控制條件相對(duì)較高。在控制點(diǎn)分布集中在某一區(qū)域，使形成了分布的共面多變空間，經(jīng)過校驗(yàn)，獲得了精度更高的內(nèi)方面元素初值，對(duì)某一區(qū)域進(jìn)行分布式精度計(jì)算，檢驗(yàn)成果較為可靠。運(yùn)用攝影測(cè)量光束算法，引用平差模型，進(jìn)行了構(gòu)象其變系數(shù)的計(jì)算。

3 航線設(shè)計(jì)和控點(diǎn)布設(shè)

在進(jìn)行航線設(shè)計(jì)的時(shí)候，地面分配率一般為14cm。根據(jù)1：2000比例尺進(jìn)行測(cè)序具體情況的量測(cè)，攝影比例尺設(shè)計(jì)為1：20000，測(cè)量的形狀和范圍分別按照區(qū)域性進(jìn)行劃分，共設(shè)計(jì)了四條航線[2]。測(cè)區(qū)共覆蓋有160張航片，30%旁向重疊，70%航向重疊。運(yùn)用GPS進(jìn)行風(fēng)控管理系統(tǒng)的運(yùn)行，采用定點(diǎn)曝光技術(shù)，使得旋片角＜8°。

在空中三角測(cè)量上區(qū)域測(cè)量，覆蓋了整個(gè)控制點(diǎn)坐標(biāo)系成像及和質(zhì)量差，且飛行狀態(tài)和環(huán)境干擾，通過光束法進(jìn)行區(qū)域內(nèi)的三角測(cè)量，提高了影像質(zhì)量。在沒有提供精確的內(nèi)方位元素基礎(chǔ)上，使用航空數(shù)碼相機(jī)精度提高，拍攝結(jié)果規(guī)范，能夠?qū)φ`差進(jìn)行處理，解決在飛控條件下情況較為復(fù)雜的問題。光束法區(qū)域網(wǎng)平差，通過自校光束自動(dòng)抵償提高評(píng)查質(zhì)量，得到了模型之間的平移旋轉(zhuǎn)光束方程最佳交匯，相片的外方位元素和加密點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行了確定之后，清晰度大大提高。

傳統(tǒng)的光束法，在網(wǎng)平差的基礎(chǔ)上進(jìn)行了航線控制點(diǎn)的構(gòu)造。附加參數(shù)，對(duì)于影像進(jìn)行欺騙糾正，經(jīng)過區(qū)域網(wǎng)平差的評(píng)查軟件運(yùn)行，其流程如下，首先進(jìn)行像控點(diǎn)的布設(shè)，在進(jìn)行布設(shè)的過程中，相鄰幾條相控點(diǎn)分別位于平衡航線中，按照區(qū)域網(wǎng)進(jìn)行平高控制點(diǎn)的布設(shè)之后，在進(jìn)行不規(guī)則區(qū)域網(wǎng)內(nèi)的凹凸角。平高點(diǎn)增補(bǔ)之后，為了方便無人機(jī)航測(cè)的考查，在試驗(yàn)中進(jìn)行了多個(gè)外業(yè)觀測(cè)，平高像控點(diǎn)的布設(shè)較為密集。

4 無人機(jī)航空地形量測(cè)實(shí)例

在某公路項(xiàng)目施工中，運(yùn)用無人機(jī)航空地形量測(cè)技術(shù)。首先進(jìn)行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，建立了測(cè)區(qū)，然后進(jìn)行自動(dòng)定向，根據(jù)數(shù)碼影像需要的內(nèi)定向坐標(biāo)系統(tǒng)等數(shù)值要求，確定航線偏移量，在相鄰的航線均航線間近鄰進(jìn)行相鄰航線連接關(guān)系的設(shè)定，運(yùn)用人工量測(cè)的方法，將航線偏一點(diǎn)加以標(biāo)識(shí)[3]。在自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)和空中三角測(cè)量加密過程中，首先對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行控制點(diǎn)的量測(cè)加密控制點(diǎn)之后進(jìn)行平差計(jì)算，完成了無人監(jiān)督狀態(tài)下的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作之后，在空中三角測(cè)量加密上對(duì)粗差項(xiàng)點(diǎn)進(jìn)行編輯，數(shù)據(jù)合格后輸出試驗(yàn)結(jié)果。

立體模型數(shù)據(jù)采集，通過數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站，經(jīng)過加密，根據(jù)地理位置和高程點(diǎn)地形數(shù)據(jù)設(shè)立了立體模型。模型上對(duì)采集的地形數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)應(yīng)，并且通過立體模型在地形圖測(cè)繪結(jié)果上進(jìn)行了分析，運(yùn)用非量測(cè)相機(jī)行測(cè)1：2000地形圖，滿足規(guī)范要求。在區(qū)域內(nèi)運(yùn)用五鏡頭傾斜航空攝影測(cè)量方法，下攝像機(jī)和測(cè)試相機(jī)焦距分別為50mm和80mm，近地點(diǎn)和中地點(diǎn)分辨率分別設(shè)為0．06m和0．03m，保證裁切后的有效影像區(qū)域覆蓋拆遷影像保留分辨率＜6cm的區(qū)域，自動(dòng)構(gòu)建三維模型，具體流程為先進(jìn)行影像的導(dǎo)入，控制點(diǎn)詞典增加連接點(diǎn)，進(jìn)行空中三角測(cè)量。維模型構(gòu)建之后，進(jìn)行了三維檢驗(yàn)點(diǎn)的均勻分布，對(duì)這些點(diǎn)的模型坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行了GPSRTK實(shí)測(cè)，獲得了模型精度評(píng)定后的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

綜上，無人機(jī)航測(cè)技術(shù)是我國發(fā)展非常迅速的新型的科學(xué)技術(shù)，在對(duì)各種地形情況的勘測(cè)中起到了十分重要的作用，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，無人機(jī)和航空攝影測(cè)量的相關(guān)技術(shù)都有了很大的進(jìn)步，無人機(jī)航測(cè)技術(shù)在各個(gè)方面被普及，依附其有效性和快速性成為一種新興的勘測(cè)手段。這種測(cè)繪技術(shù)由于可以快速獲取勘測(cè)區(qū)的影像數(shù)據(jù)，從而生成正射影像等常規(guī)4D產(chǎn)品以及實(shí)景三維模型。