無人機航空攝影測量在地形圖測繪中的應用研究

文／王國帥 東營市鵬程測繪有限責任公司 山東東營 257000

引言：

當前，中國正在專注于積極開展城市基礎設施建設工作，給區(qū)域內經濟社會建設工作帶來了巨大的助力。其中，利用土地資源是經濟社會建設工作正常進行的主要保證，唯有合理使用土地資源，方可使經濟社會建設工作有序地進行。無人機航拍攝影測量技術是當前在城市規(guī)劃建筑地測量工作進行期間，往往會使用的一項前沿科學技術，不但可以提高城市基礎設施測量的準確度，還可以有效控制測量工作對進行時間的成本投資。將無人駕駛飛行器航拍攝影測量技術運用到地形圖測量工作中，對于促進城市規(guī)劃的現(xiàn)代化進程，推動城市規(guī)劃經濟建設的步伐有著重要積極意義。

1、在無人駕駛飛行器航拍攝影測量與地形圖測繪中的使用現(xiàn)狀

對無人駕駛飛行器航拍攝影測量而言，屬于當前發(fā)展中比較重要的測量方法。特別是針對低空無人駕駛飛行器航拍攝影檢測來講，屬于極具發(fā)展前景的檢測技術，為科技領域蓬勃發(fā)展、數(shù)字化城市構建提供了保障。就無人駕駛飛行器航拍攝影檢測而言，目前已普遍使用在了各個領域中，由于它具有速率快、檢測精確性高等優(yōu)點，可以根據(jù)不同的環(huán)境，改變相應的形式和方向，所以說在工程檢測等有關應用領域中，無人機航空攝影測量已經展現(xiàn)了極高的價值。在社會經濟快速發(fā)展中，城市化進程速度明顯提升，城市中開始開展區(qū)域規(guī)劃、水利布局等工作，而在開展工作以前，需要針對地形情況等進行全面分析，在數(shù)據(jù)需求量等方面也是相對較大的，在質量等方面的要求隨之增加。而運用無人機航空攝影測量技術，因其在分辨率上相對較高，通過與數(shù)字化測量軟件進行融合，在一定程度上能夠簡化后續(xù)環(huán)節(jié)中的數(shù)據(jù)處理與分析，從而提升了測量的質量。借助無人機航空攝影測量，可以及時獲取相關資料與數(shù)據(jù)，同時也可以保證獲取量能夠滿足實際需求。因無人機航空攝影測量在靈活性上相對較強，成本方面相對較低，操作比較便捷，所以對測繪行業(yè)發(fā)展產生了極大的影響。在基礎工程中地形圖測繪屬于比較重要的環(huán)節(jié)之一，對建筑質量有著直接的影響。因此在使用中需要合理使用無人機航空攝影測量，加大對這一技術的研究力度，從而展現(xiàn)無人機航空攝影測量的作用。（圖1）

圖1 無人機地圖測繪設備

2、在無人駕駛飛行器航拍攝影測量與地形圖測繪工作中的運用

2.1 文檔對象模型技術

對于文字對象建模技術而言，其功能主要是通過運用照片、數(shù)據(jù)等進行二次加工和數(shù)據(jù)處理，并根據(jù)所收集到的數(shù)據(jù)進行剪裁，在這一過程中還可以適時將在測量中出現(xiàn)偏差的數(shù)據(jù)加以完善，并根據(jù)在信息系統(tǒng)中對測量數(shù)據(jù)處理中的技術要求加以分析，從而進行了測量數(shù)據(jù)和信息之間的鑲嵌處理，克服了圖片畸變問題，從而提高了圖像信號的清晰度，并保證了所得數(shù)據(jù)的正確性。但是當人們運用無人機進行測量時，如果想要實現(xiàn)文字對象建模技術的高效使用，就必須及時地根據(jù)圖片信號、所采集到的數(shù)據(jù)等信息加以梳理，甄選出最合適的信息，并將之使用到地圖測量環(huán)節(jié)中去。另外，在應用文檔對象的建模技術時，還能夠更有效地將圖形信息、大數(shù)據(jù)分析技術等融入到了一起，從而針對所得數(shù)據(jù)在進行了全面數(shù)據(jù)分析的基礎上判斷出了地形實際狀況，而這也為后期大數(shù)據(jù)分析工作進行提供了數(shù)據(jù)方面的保障。

2.2 相片控制測量技術

以前，隨著經濟發(fā)展的明顯提高，民眾生活質量也隨之提升，在一定程度上也帶動著地方城市化中基礎設施的建立和發(fā)展。如道路交通、水利工程等項目逐漸成為最基本的基礎設施工程，對地方經濟社會發(fā)展、民眾生活水平等都具有直接的影響。所以在進行城市基礎設施建設工作之前，就必須先針對地貌圖像測量工作加以分析，并尋找其中的重點和要點。而為了增強這一工作的實效性，就必須體現(xiàn)無人機等航拍攝影測量技術的優(yōu)越性，從而使得所測量的照片在精準程度上可以達到實際需要。在利用無人機開展航拍工作時，除了需要準確收集有關數(shù)據(jù)，同時還必須充分發(fā)揮出GPS系統(tǒng)優(yōu)點，并進行與照片信息進行融合，以便于直接從地圖中得到具有測量距離意義的地理坐標，從而實現(xiàn)將照片信息轉化成為數(shù)據(jù)的目標。只有展現(xiàn)出了無人機拍攝的優(yōu)越性，才能夠得到清晰度最高的照片信息，才使得有關部門能夠了解這一區(qū)域的具體形體特征，在今后工作中進一步進行規(guī)劃，以進一步提高總體質量和效益。

2.3 數(shù)字線劃技術

在進行數(shù)字線劃圖工作時，還需要充分發(fā)揮出全數(shù)碼攝影的勘測工作站資源優(yōu)勢，準確進行施工操作。并通過利用軟件中的功能，由此來針對勘測結果形式進行調研，并做出轉換工作。首先，在進行測量線繪圖工作時，還需要充分發(fā)揮數(shù)字資源優(yōu)勢，構建出相應的模式，由此來提高工作品質，并確定了工作發(fā)展目標。在進行數(shù)字線劃圖工作時，還必須明確人為因素對數(shù)據(jù)化所得結果所形成的直接影響，由此來統(tǒng)一統(tǒng)籌好文字信息和圖形信息。并通過發(fā)展出自動人機交互形式，在熟悉工作過程的基礎上確定了工作的有序性，從而進一步增強了數(shù)字線劃圖技術的精準度，從而最大限度減少了差錯。然后，在真正進行測圖工作之前，就必須進行定位和研究的工作，并及時地將圖形因素運用于特定顏色、代號等方面加以處理。最后，就必須提高測量人員的專業(yè)能力，使得他們可以在工作中根據(jù)有關標準和要求做好數(shù)據(jù)收集，以保證數(shù)據(jù)的精確性。當遇到在數(shù)字線劃圖中出現(xiàn)的問題時，就必須及時做出問題分析，并進行數(shù)據(jù)處理工作，以保證及時得到數(shù)據(jù)處理才可以達到地形圖測量工作的需要。

2.4 空中三角測量技術

在進行地面測量工作之前，就需要對所進行的地面測量工作要求、重點范圍等具體情況做好分類，并進行對目標范圍中數(shù)據(jù)的收集，以及進行空域方面的協(xié)調，并使用檢測工具設備針對現(xiàn)場周圍環(huán)境進行全方位勘測，以便設定好無人機的飛行線路，以便進行空間三角測量工作。所以當采用空間三角測量技術時，必須合理利用空間的觀測技術，以此來提高觀測工作的有效性。通過采用空中加密檢測技術，就可根據(jù)特殊區(qū)域進行保密設置，同樣也可能通過監(jiān)控、管理等方式來提高人員攝像上的專一性。在這一環(huán)節(jié)中通過提高保密距離，就可能達到對特定地形上人員的有效管理工作，從而確保了高度誤差等方面的合理性，從而最大限度降低了工作中的問題。針對一些較為平坦的地方來說，就必須及時進行空中三角加密管理，并運用添加數(shù)量控制等方式針對邊緣位置等問題加以規(guī)范和分析。其次，就需要利用這一技術手段尋找加密焦點。因為只有做好前期準備工作，才能確保后期工作的有效進行，所以在運用這一技術手段時，就必須從焦距、圖像等方面入手，查找存在的技術問題，并利用圖像數(shù)據(jù)進行調整和處理工作，同時及時地針對后期數(shù)據(jù)處理情況等問題做出全面分析，以便及時調整工作計劃。

2.5 補測操作技術

在使用無人機開展地形圖測繪工作時，可以利用補測技術進行相關作業(yè)，以此來滿足結合測量點等方面的要求。所以在應用中必須了解實際測量的地域范圍，在了解內部具體位置狀況等的基礎上合理運用多種信息技術，并針對內部技術參數(shù)等信息做出適當?shù)恼{節(jié)，以便于為科學規(guī)劃布置工作進行提供支撐。不過我們必須清楚的是，由于在部分區(qū)域中還存在著測量盲點的現(xiàn)象，在這一類型區(qū)域是無法掌握內部具體技術參數(shù)與信息的，于是就必須利用無人機測量的方式來完成測量工作。在測量中如果發(fā)生了紕漏，則勢必會需要再次完成測量工作，并由此來提高整個測繪的質量，避免了工作重復性等問題，在節(jié)省勞動力的基礎上可以節(jié)省整個測量周期。

2.6 航測項目中航線的設計和地面控制

在運用該技術開展地形圖測量過程中，要對需測量地區(qū)的實際情況實際狀況充分分析，如測量區(qū)的地形地貌特點、測量范圍形狀、建筑面積大小等；再按照所調查的基本狀況劃定航班分區(qū)，并設計適當?shù)暮骄€圖。在航班圖的設計流程中要清楚的標識出，并把飛行高度、航向、航線數(shù)量等信息清楚的標識到建筑設計效果圖中適當部位。無人機飛行測試技術的外業(yè)運用也離不開地面管理，在對無人駕駛航空器所進行的飛行測試過程中，要確保飛行測試全面覆蓋地面，要進行適當?shù)臏y控位置布設工作。控制點的布置工作，是進一步提高無人駕駛飛行器航測質量與準確度的有效舉措，在布置過程中要充分根據(jù)測量地域的基本特征，一般按照區(qū)域路網四角方向布置平高控制軸線，或根據(jù)一定的距離和航向、旁向重合的方法，布置4～5條建筑基線。另外，對于不同分區(qū)影像的結合部位也必須布置在適當?shù)南窨攸c上，其檢測位置也一般均衡的布置在目標區(qū)域中。在進行以上外業(yè)管理工作的基礎上，完成對內業(yè)地質數(shù)據(jù)的采訪編輯管理工作，但在此之前，還必須完成空間三角測量管理工作，通過測量外業(yè)所攝制影片的平面坐標差，在處理平臺上進行對不同圖像的拼合管理工作，以及進行同名像點的轉點、粗差剔除、圖像控點聯(lián)測、區(qū)域網約束高程平差、校準等管理工作，以盡量地減少相機畸變并校正參數(shù)差，使之符合礦山位置地圖規(guī)模性的基本精度要求。在進行空中三角測量數(shù)據(jù)處理的基礎上，將數(shù)據(jù)處理后的數(shù)值輸入MapMatrix4.2軟件系統(tǒng)，完成了內定向、相機畸變、去測平均高度等測量參數(shù)的創(chuàng)建管理工作，并完成了采礦等地質數(shù)據(jù)的采編管理工作。采訪編輯管理工作完成后，根據(jù)在自動形成的礦山地形圖上所表示的內容加以檢驗，并對出現(xiàn)的問題及時處理，即完成了外業(yè)調繪管理工作，調繪完成后再進行上述下一步的操作生產地形圖，直到把位置圖中的問題逐項調整后，才得到最后的生產位置圖。（圖2）

圖2 無人機航空攝影技術操作過程示意圖

3、提升無人機航空攝影測量有效性的要點

盡管在當前科技不斷發(fā)展的背景下，無人駕駛飛行器航拍攝影檢測技術在地圖繪制中獲得了應用，不過受到某些外部原因的影響，其檢測成果并不精確。無人機具有成本低和拍攝區(qū)域面積大等特征，能夠快速地獲得高精度的數(shù)據(jù)，合理利用無人機還可以進行提高地形圖測繪的有效性。因此，需要對影響無人機航空攝影測量的準確性因素進行分析，保障野外像控點設置和影像數(shù)據(jù)獲取等多種內容的有效性。在此過程中，工作人員還需要對影像加密并輸出，記錄大地的對應坐標以及角元素信息等內容。由于經過加密的文檔，能夠直接導入到數(shù)字測圖中，這個時候會產生一定的偏差，從而對實際的測量結果帶來影響。另外，除環(huán)境因素也會對檢測結果產生影響，但其儀器設備自身原因也會造成偏差的出現(xiàn)。首先是儀器設備偏差，主要由于無人駕駛航空器的荷載能力和體型都較小，且無法攜帶非常專業(yè)的航空攝影儀器設備，這就會對飛機上進行觀測的任務產生負面影響，從而造成所獲取的像片出現(xiàn)畸變。其次，人為誤差。因為各個國家技術水平和能力的差異，這就會導致人工誤差的發(fā)生，影響了測量的有效性。

結語：

綜上所述，在地形圖監(jiān)測管理工作中應用的無人機飛行攝影測量高新技術不但能夠進一步提高監(jiān)測管理工作的品質，同時也能夠適應后續(xù)工作需要。所以在作業(yè)中必須從工程技術特點等加以分析，嚴格依據(jù)有關規(guī)范進行檢測工作，盡量減少錯誤等的發(fā)生。此外還必須根據(jù)工程技術具體情況加以分析，合理運用無人駕駛飛行器航拍照相檢測技術手段，進一步提高地形圖測繪質量。