大面積地形圖測(cè)繪中無(wú)人機(jī)的運(yùn)用

侯俊杰 陳俊 胡自豪

摘要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，無(wú)人機(jī)被成功發(fā)明且運(yùn)用到許多工程的測(cè)繪當(dāng)中，而其中無(wú)人機(jī)被運(yùn)用到大面積地形圖的測(cè)繪是目前的發(fā)展趨勢(shì)。現(xiàn)階段，大面積地形圖測(cè)繪囊括了部分內(nèi)容如內(nèi)外布點(diǎn)、操作控制系統(tǒng)等等，借助無(wú)人機(jī)可以營(yíng)造出較為安全的測(cè)繪環(huán)境。但在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，要注意采取有效的措施來(lái)確保測(cè)繪檢測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。本文主要論述大面積地形圖測(cè)繪中無(wú)人機(jī)的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：大面積地形圖;測(cè)繪;無(wú)人機(jī);運(yùn)用

一、引言

從現(xiàn)階段我國(guó)社會(huì)的發(fā)展?fàn)顩r看，無(wú)人機(jī)已經(jīng)被充分運(yùn)用到許多領(lǐng)域當(dāng)中，而其中在大面積地形圖測(cè)繪中使用無(wú)人機(jī)已經(jīng)獲得了業(yè)界的認(rèn)可，其能夠起到較好的作用。一般來(lái)講，大面積地形圖測(cè)繪中使用無(wú)人機(jī)主要是在地形較為廣闊的范圍內(nèi)開(kāi)展。為了能夠更好的提高整個(gè)測(cè)繪的精確程度，并切實(shí)保障測(cè)繪人員的人身以及財(cái)產(chǎn)健康安全，在大面積地形圖的測(cè)繪當(dāng)中運(yùn)用無(wú)人機(jī)是十分合適的方法。隨著時(shí)代的發(fā)展，對(duì)于無(wú)人機(jī)的應(yīng)用也提出了更高的要求，這要求相關(guān)的工作人員必須充分發(fā)揮自身的才華，合理有效的分析出無(wú)人機(jī)在大面積地形圖測(cè)繪當(dāng)中的使用方式。本文主要探討大面積地形圖測(cè)繪當(dāng)中無(wú)人機(jī)的使用要點(diǎn)，希望能夠?yàn)槟壳罢麄€(gè)測(cè)繪領(lǐng)域的工作開(kāi)展提供一定的參考借鑒作用。

二、飛行平臺(tái)選擇及影像資料獲取

在這里主要根據(jù)陜西省A區(qū)域來(lái)開(kāi)展無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的測(cè)繪工作。這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，無(wú)人機(jī)所使用的相機(jī)Canon3D，該相機(jī)的鏡頭焦距為30.15mm，并在無(wú)人機(jī)飛行的過(guò)程當(dāng)中對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行及時(shí)的登記。該無(wú)人機(jī)總共飛行5次，總共拍攝了5367張照片，從而根據(jù)這些數(shù)據(jù)以及圖像描繪出整體的測(cè)繪面積大概有100km2。該地區(qū)隸屬我國(guó)西北區(qū)域，從該區(qū)域近幾年的整體氣候條件來(lái)看氣候較為惡劣，在測(cè)繪過(guò)程當(dāng)中存在一定的困難，因此主要運(yùn)用無(wú)人機(jī)來(lái)開(kāi)展這個(gè)工作。這個(gè)無(wú)人機(jī)其主要是由北京研究院研究的，具有無(wú)人航拍系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要有自動(dòng)拍攝、自動(dòng)曝光、飛行控制等一系列的特定功能，而且在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中能展現(xiàn)出較強(qiáng)的穩(wěn)定性。一般來(lái)講，無(wú)人機(jī)在航空拍攝的過(guò)程當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生航向疊重、旁向疊重等問(wèn)題，在旋轉(zhuǎn)當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生較大的偏角，因此必須將無(wú)人機(jī)偏轉(zhuǎn)角和邊緣疊重增加到60%左右，盡可能的避免拍攝過(guò)程當(dāng)中存在一定的漏洞。

三、控制點(diǎn)布設(shè)方案

控制點(diǎn)布設(shè)方案是大面積地形圖測(cè)繪當(dāng)中的重點(diǎn)內(nèi)容。在對(duì)該方案的設(shè)計(jì)當(dāng)中，主要是要根據(jù)以前使用傳統(tǒng)相機(jī)來(lái)進(jìn)行制定，因此這會(huì)給相關(guān)工作人員帶來(lái)較大的工作壓力。根據(jù)相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員的意見(jiàn)提到，在具體的影像當(dāng)中通過(guò)設(shè)置7～8條基線來(lái)布控最佳控制點(diǎn)，為了保險(xiǎn)起見(jiàn)還可以適當(dāng)在每個(gè)航線內(nèi)增加1～2條，與此同時(shí)要搭建一個(gè)平高控制點(diǎn)，這樣有利于更好地布置控制點(diǎn)。除此之外，要在每?jī)蓷l控制線當(dāng)中增加一排控制點(diǎn)。然而，由于該區(qū)域的氣候環(huán)境條件較為惡劣，在該環(huán)境下比較難以選擇紋理，必須相隔一段調(diào)查的距離才能選中標(biāo)的物，因此必須針對(duì)開(kāi)展一定的探討，通過(guò)在上下布控中增添航線，確保控制點(diǎn)的數(shù)量滿足測(cè)繪要求。

四、空三加密

空三加密是以往使用傳統(tǒng)無(wú)人機(jī)測(cè)繪大面積地形圖當(dāng)中所面臨的一個(gè)突出問(wèn)題，其也是傳統(tǒng)無(wú)人機(jī)的社會(huì)運(yùn)用當(dāng)中難以突破的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，其實(shí)困擾著很多專(zhuān)家學(xué)者的研究。因此，必須通過(guò)借助新的技術(shù)手段、創(chuàng)新相應(yīng)的技術(shù)方法來(lái)推動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)的深入發(fā)展。本文案例中借助無(wú)人機(jī)來(lái)測(cè)繪大面積地形圖當(dāng)中主要把該區(qū)域劃分成為6個(gè)測(cè)區(qū)，并充分站在無(wú)人機(jī)影像特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，使用自行研究形成的一款為高分辨率影像測(cè)繪圖系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中涵蓋了諸多算法以及旋轉(zhuǎn)特點(diǎn)。空三加密主要流程主要由以下幾點(diǎn)：數(shù)據(jù)資料準(zhǔn)備→建立相機(jī)文件測(cè)區(qū)→內(nèi)定向→航線內(nèi)模型連接→自動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)選點(diǎn)→量測(cè)控制點(diǎn)→調(diào)整影響→輸出加密點(diǎn)→輸出測(cè)圖工程文件，如圖1為該空三加密流程圖。

（一）關(guān)鍵技術(shù)研究

第一，影像畸變改正。這項(xiàng)技術(shù)相比起以往的測(cè)繪技術(shù)存在較大的差異，其主要原因在于無(wú)人機(jī)測(cè)繪大面積地形圖的過(guò)程當(dāng)中，其實(shí)使用的是不同量測(cè)的相機(jī)。以往的方式下所運(yùn)用的相機(jī)是單反相機(jī)搭配一定焦距鏡頭，這種方式下在測(cè)繪的過(guò)程當(dāng)中極有可能造成精度較差，而且產(chǎn)生較大的像素誤差，不利于整體測(cè)會(huì)工作的順利進(jìn)行。為了能夠進(jìn)一步的減少誤差帶來(lái)的影響，必須對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行有效的處理，調(diào)整項(xiàng)目當(dāng)中的像素并將其調(diào)整到左上角進(jìn)行影響采樣，這有助于空三加密影像測(cè)繪的便利。

第二，影像匹配。無(wú)人機(jī)測(cè)繪大面積地形圖工作開(kāi)展時(shí)，其存在的一個(gè)問(wèn)題便是無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程當(dāng)中穩(wěn)定性較差，在測(cè)繪當(dāng)中無(wú)法與以往的測(cè)繪方式媲美，這也是困擾著很多研究者的問(wèn)題。為了處理該問(wèn)題，我國(guó)的專(zhuān)家學(xué)者研究了匹配算法來(lái)進(jìn)行處理。這種算法前瞻性較強(qiáng)，可以按照不變的特點(diǎn)來(lái)運(yùn)算尺度，并把亮度和仿真相互匹配，從而來(lái)有效處理無(wú)人機(jī)穩(wěn)定性較差的問(wèn)題。目前該方法已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)用到無(wú)人機(jī)的飛行當(dāng)中，而且經(jīng)過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，這種配送方式可以進(jìn)行有效的快速匹配，具有一定的實(shí)踐意義。

（二）相關(guān)處理策略

空三加密過(guò)程中重點(diǎn)要確保穩(wěn)定性與正確性，主要要做到以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。第一，充分考慮地形圖測(cè)繪區(qū)域的特點(diǎn)，從而選擇出正確穩(wěn)定的控制點(diǎn)，并且每隔幾張、根據(jù)一定的偏移量來(lái)選取，對(duì)于紋理較多地區(qū)則必須增加相應(yīng)的影響張數(shù)。

第二，如果無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)不穩(wěn)定因素，則必須采取針對(duì)性的解決措施。例如可以增添選取標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)位，持續(xù)性的提高連接方式，使其穩(wěn)定性得到保障。

第三，為了能夠進(jìn)一步的確保邊緣不發(fā)生畸形，從而使得補(bǔ)位點(diǎn)利卡邊緣區(qū)，減少重疊影像的發(fā)生，應(yīng)該進(jìn)一步地提高空三加密效率，快速控制精準(zhǔn)度。

第四，對(duì)于收集到數(shù)據(jù)需進(jìn)行充分的分析。例如通過(guò)搭建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以便能夠?yàn)檎麄€(gè)飛行提供數(shù)據(jù)支撐，盡可能地減少誤差。

（三）精度統(tǒng)計(jì)與分析

經(jīng)過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算可以了解到，采取有效的措施把整體控制點(diǎn)和定向、檢查點(diǎn)精度維持在一定范圍內(nèi)，并根據(jù)國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定來(lái)進(jìn)行測(cè)量和加密，使其能符合國(guó)家的規(guī)范要求。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，大面積地形圖測(cè)繪中無(wú)人機(jī)的應(yīng)用是現(xiàn)階段地形測(cè)繪當(dāng)中的一項(xiàng)重點(diǎn)工作，其在我國(guó)的測(cè)繪工程當(dāng)中也逐步得到普及。整體而言，大面積地形圖測(cè)繪中無(wú)人機(jī)的運(yùn)用是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工作，本文主要對(duì)其運(yùn)用進(jìn)行一定的闡述，并適當(dāng)?shù)目偨Y(jié)了相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)改善方法，力求能有效的推動(dòng)無(wú)人機(jī)在我國(guó)測(cè)繪領(lǐng)域的應(yīng)用。希望在不久的將來(lái)，我國(guó)的測(cè)繪領(lǐng)域當(dāng)中，能夠持續(xù)不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)改善方法，逐步運(yùn)用無(wú)人機(jī)來(lái)開(kāi)展工作。

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