無人機(jī)測(cè)量技術(shù)在地形測(cè)量方面運(yùn)用分析

姜華

摘要：本文分析了某項(xiàng)目地形測(cè)量測(cè)繪過程中無人機(jī)測(cè)量技術(shù)的運(yùn)用，經(jīng)實(shí)踐得出該項(xiàng)目地形無人機(jī)測(cè)量測(cè)繪順利完成，成果質(zhì)量符合規(guī)范要求，所用技術(shù)方法可行，值得類似項(xiàng)目參考借鑒。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);測(cè)量技術(shù);地形測(cè)量

中圖分類號(hào)：P231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）05-0111-02

0引言

無人機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用為地形測(cè)量測(cè)繪提供了新的技術(shù)解決途徑，而且隨著無人機(jī)技術(shù)陜速發(fā)展，已經(jīng)能夠勝任大規(guī)模測(cè)量任務(wù)，為測(cè)量人員帶來了很大的便利。而為了保證無人機(jī)測(cè)量成果的質(zhì)量和準(zhǔn)確性，實(shí)際情況中仍然有很多工作需要引起重視。

1項(xiàng)目基本情況

為適應(yīng)城市規(guī)劃建設(shè)要求，使城市的基礎(chǔ)地形圖實(shí)現(xiàn)全覆蓋，完善數(shù)據(jù)庫，為規(guī)劃實(shí)施提供良好保障，開展新一年度的地形圖更新，總測(cè)量面積為121.4km²。現(xiàn)以其中一個(gè)作業(yè)區(qū)為例，對(duì)其無人機(jī)航測(cè)做如下分析，航測(cè)面積為3km²。

2無人機(jī)平臺(tái)

無人機(jī)地形測(cè)量前，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況選擇適宜的無人機(jī)平臺(tái)該，該項(xiàng)目使用的無人機(jī)型號(hào)為TrimbleUXSHP，集成有接收機(jī)與全畫幅相機(jī)，可對(duì)影響數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。另外，在后處理技術(shù)支持下，還能在現(xiàn)有的系統(tǒng)當(dāng)中創(chuàng)建準(zhǔn)確性很高的圖像，減少對(duì)控制點(diǎn)的設(shè)置，得到精度符合要求的成果數(shù)據(jù)。

3作業(yè)前準(zhǔn)備

在作業(yè)正式開始前應(yīng)認(rèn)真做好幾點(diǎn)準(zhǔn)備工作：（1）對(duì)測(cè)區(qū)范圍內(nèi)的基礎(chǔ)資料進(jìn)行收集，包括當(dāng)前控制成果、地形圖和衛(wèi)星影像資料等，確定測(cè)區(qū)所在地理位置及其它實(shí)際情況。（2）對(duì)無人機(jī)搭載的相機(jī)進(jìn)行檢校，得到內(nèi)方位元素及各項(xiàng)畸變參數(shù)。（3）對(duì)飛行平臺(tái)的所有設(shè)備實(shí)施常規(guī)檢查和檢校，保證各個(gè)設(shè)備的技術(shù)參數(shù)滿足相關(guān)規(guī)范提出的要求。（4）通過現(xiàn)場(chǎng)踏勘確定適宜的無人機(jī)起降場(chǎng)地。

4航攝作業(yè)

4.1航線設(shè)計(jì)

航線設(shè)計(jì)需采用專門的軟件進(jìn)行，為達(dá)到測(cè)圖精度方面的要求，并保證飛行效率，本次將航向和旁向重疊度均確定為80%，將地面的分辨率確定為5cm，將航高確定為375m。

4.2控制點(diǎn)的布設(shè)和測(cè)量

在本次航測(cè)中，在地面上進(jìn)行基準(zhǔn)站的架設(shè)，借助PPK技術(shù)保證定位解算結(jié)果的準(zhǔn)確度。實(shí)際控制點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范提出的要求，在整個(gè)測(cè)區(qū)范圍內(nèi)對(duì)地面控制點(diǎn)進(jìn)行均勻布設(shè)，然后借助GZCOR5;對(duì)各控制點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，本次共布設(shè)和測(cè)定40個(gè)地面控制點(diǎn)。

4.3影像獲取

4.3.1起飛前檢查

為保證航攝的安全性，為無人機(jī)通電之后應(yīng)對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格檢查，檢查內(nèi)容包括：（1）gBOX實(shí)際狀態(tài)、線纜連接狀態(tài)、天線視野和鎖定衛(wèi)星。（2）對(duì)相機(jī)的SD、設(shè)置、快門速度等進(jìn)行檢查，并對(duì)相機(jī)進(jìn)行必要的清潔。（3）對(duì)跟蹤器進(jìn)行檢查，確保其能夠正常打開，并對(duì)接收器能否正常接收信號(hào)進(jìn)行檢查。（4）對(duì)無人機(jī)的升降翼進(jìn)行檢查，確定內(nèi)外弦的水平情況和反應(yīng)情況。（5）對(duì)發(fā)射架進(jìn)行檢查，確定裝配與安全銷的插入等是否滿足要求，并檢查確定彈力繩的力度能否滿足要求。（6）對(duì)空速反應(yīng)進(jìn)行檢查，確認(rèn)空速反應(yīng)是否正常。（7）對(duì)飛機(jī)的定位睛況進(jìn)行檢查，將無人機(jī)裝配至發(fā)射架，檢查無人機(jī)的位置是否正確。

在上述檢查工作均已完成且確認(rèn)合格后，方可將安全銷拔出，開啟系統(tǒng)，待系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到正常后，發(fā)射無人機(jī)開始航測(cè)。

4.3.2航飛

在無人機(jī)起飛之后，根據(jù)規(guī)劃好的路線采集地面的影像數(shù)據(jù)，由地面站對(duì)無人機(jī)實(shí)際工作狀態(tài)實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)控，相應(yīng)的技術(shù)人員需要時(shí)刻確定無人機(jī)實(shí)際狀態(tài)及各項(xiàng)指標(biāo)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)立即做出正確的判斷與處理，若正常，則可按照預(yù)定好的路線飛行，采集完數(shù)據(jù)后，在指定地點(diǎn)降落。本次共航飛了9個(gè)架次，獲取2600張影像圖。

4.3.3數(shù)據(jù)整理和檢查

在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)航飛得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，檢查確定照片的數(shù)量和飛行軌跡參數(shù)是否完全一致，有無漏拍;并對(duì)照片的質(zhì)量進(jìn)行檢查，確定是否存在模糊的情況;在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)航飛后取得成果進(jìn)行全面且陜速的檢查，對(duì)航向與旁向重疊度進(jìn)行計(jì)算，最終生成相應(yīng)的報(bào)表。如果檢查后發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量問題存在，則應(yīng)組織進(jìn)行重新飛行，而如果沒有質(zhì)量問題，則可完成這一次航攝。

5數(shù)據(jù)處理和DOM的制作

5.1空三加密

首先進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，待預(yù)處理完成且合格后，利用相應(yīng)的軟件實(shí)施空三加密。在空三加密時(shí)，需在立體像對(duì)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位上進(jìn)行控制點(diǎn)的選擇，然后通過對(duì)點(diǎn)位的適當(dāng)調(diào)整和平差優(yōu)化在所有控制點(diǎn)位中更確定一定數(shù)量的點(diǎn)將其作為主要控制點(diǎn)，而其它的則作為檢查點(diǎn)使用。另外，為提高模型之間的連接強(qiáng)度，防止某個(gè)點(diǎn)的誤差較大導(dǎo)致全局問題發(fā)生，還需在立體的像片中額外增加若干連接點(diǎn)，并使這些連接點(diǎn)都參與到實(shí)際的空三平差當(dāng)中。通過多次的點(diǎn)位調(diào)整及優(yōu)化，達(dá)到要求的定向精度，即平面7mm、高程6mm。

5.2 DOM的制作

以空三加密成果為依據(jù)，借助DEM數(shù)據(jù)開始影像重采樣，并兼顧數(shù)字微分糾正，以此得到DOM。因無人機(jī)實(shí)際飛行高度相對(duì)較低，高層地物同名點(diǎn)的視差很大，根據(jù)相機(jī)成像基本原理，邊緣投影容易纏身誤差，導(dǎo)致接縫與建筑的邊緣出現(xiàn)扭曲，對(duì)此，應(yīng)對(duì)鑲嵌線采用人工來編輯，在選擇和修改鑲嵌線的過程中應(yīng)盡可能避免從大型建筑中穿過，優(yōu)先考慮紋理比較單調(diào)的位置，并遠(yuǎn)離影像邊緣，沿道路和地面上的實(shí)體進(jìn)行選擇。另外，在不同角度和位置進(jìn)行拍攝得到的照片可能存在一定程度的色差與亮度差，對(duì)此要做好勻光勻色，對(duì)鑲嵌線的周邊進(jìn)行羽化處理，確保鑲嵌達(dá)到自然，影像的色差和亮度都保持一致。

5.3立體采編

DLG的制作利用EPs和Map Matrix平臺(tái)進(jìn)行定制和對(duì)接，由EPS實(shí)施二次開發(fā)，確保立體測(cè)圖和圖屬合一能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)，相較于國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段大部分生產(chǎn)流程，這一方法更加先進(jìn)和高效，其具體的步驟為：（1）做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，把所有必要文件都放到相同的文件夾當(dāng)中，并使文件的前綴名稱完全一致。（2）然后進(jìn)行工程新建，在EPs平臺(tái)中利用航測(cè)采編功能模塊對(duì)該項(xiàng)目的工程文件進(jìn)行創(chuàng)建。（3）完成工程文件的創(chuàng)建后，選定立體測(cè)圖功能菜單，對(duì)立體像對(duì)進(jìn)行加載，實(shí)現(xiàn)對(duì)立體模型的恢復(fù)。（4）與輸入設(shè)備連接后，設(shè)置相應(yīng)的工作區(qū)，開始對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)采集。（5）根據(jù)立體模型可以實(shí)現(xiàn)全要素采集，然后按照內(nèi)業(yè)定位和外業(yè)定性基本原則開始數(shù)字化跟蹤與調(diào)繪修編，本次共編制了216幅可以達(dá)到規(guī)范要求的DLG成果。

6結(jié)語

截止目前，該項(xiàng)目的測(cè)量工作已經(jīng)全部完成，不僅測(cè)量的過程十分順利，而且測(cè)量成果可以達(dá)到預(yù)期要求，說明以上技術(shù)合理可行，可滿足地形測(cè)量測(cè)繪基本要求，能為類似的項(xiàng)目實(shí)施提供技術(shù)參考，不斷提高地形測(cè)量測(cè)繪技術(shù)水平。