初探无人机低空摄影测量在地质测绘保障中的应用

初探无人机低空摄影测量在地质测绘保障中的应用

张旭

嘉荫县城乡规划所 黑龙江省伊春市嘉荫县 153200

摘要：近年来，经济快速发展，科学技术不断进步，无人机技术近年来成熟运用在各行各业，尤其是在地质测绘保障中发挥了巨大作用。在传统的地质测绘工作中，测量工作易受到地形和环境因素的限制与影响，影响工作进程。为有效发挥出无人机低空摄影测量的优势，文章以地质测绘保障中无人机低空摄影测绘技术的运用展开分析，通过优化地质测绘流程，建立精确的三维数字模型，最后对影像数据进行清晰处理，从而提升无人机低空设备测量的准确性，在地质测绘保障中提供了便捷条件，为测绘行业提供专业的技术保障。

关键词：无人机；低空摄影；测量；地质测绘；应用

引言

无人机技术随科技优化，应用渠道增加，不再仅限于传统的运输、航拍等应用，在对精准度、安全性更高要求的地质测绘保障中也有应用，为我国土木建设、防险救灾等领域提供技术支持。无人机搭载遥感技术，通过低空飞行进行摄影测量，以此获得地质信息数据，上传至计算机分析系统中，由此为地质勘测、施工等提供有效数据，在节约地质测绘人力物力的同时，得到了准确地质测绘保障数据。

1简化了地质测绘流程

无人机航空测绘技术发展历程较长，早期阶段的无人机低空摄影测量技术是无人机搭载遥感仪器在测绘区域上空按照设定的行高、旁向重叠度、航向重叠度等进行拍摄，获取测绘区域的航拍影像资料，测绘过程中主要流程包括：测绘范围确定及飞行计划编制→地面踏勘及控制测量布设→确定起飞时段、起飞时间以及起飞机场等→按照行高、旁向和航向重叠度等参数获取航拍影像数据资料→GPS\IMU数据获取→数据存储、传输→数据处理。综上所述，早期阶段在获取测绘数据过程中耗时多，无法满足地质测绘保障应急需求。现阶段的无人机低空摄影测量技术实现了航拍影像数据与无人机搭载的定位系统实时动态存储的POS数据以及相机参数之间的预处理，将预处理结果与地面实时融合是确保无人机数据传输稳定的基础。此外，数据预处理过程中可以实现不同数据源的拼接，对航拍过程中因无人机颠簸等造成的影像数据畸形校正等有明显的优势，并且无人机低空摄影测量技术能够获得更高的测绘精度，经过空中三角加密测量后可获得高精度的地形图。

2无人机低空摄影测量在地质测绘保障中的应用

2.1准备阶段中的应用

无人机进行低空摄影的测量时，应首先确认出测绘范围，根据地质测绘的项目需求对测绘面积做出讨论，比如在本文案例中，需要测绘的面积便是该坝分洪后的区域，在此基础面积之上增加10m~100m的周边范围，作为无人机运行时的测绘范围。其次测绘人员应为无人机地质测绘的工作效率负责，所以在准备阶段时布置分段的测绘点，保障测绘工作质量。测绘点通常在整个测绘线路规划完成后，根据标准将其分段，每一个分段节点便是测绘点，当无人机低空飞行时，可按照测绘点的位置坐标进行摄影测量应用，以此完成更好的测绘效果，还可避免工作重合现象发生。摄影测量准备阶段的最后步骤是对无人机的检测，为确保无人机一趟工作出行中，能获得到清晰的地质数据影像，需要对无人机设备做好调试，通过POS数据以及航摄的相机参数、影像数据等因素的运行标准，对低空飞行前的无人机各项参数进行调试，调试后需要进行一次试测，判断测绘影响是否达到清晰度要求，如未达到，应重新调试。

2.2影像数据处理方面

遥感测绘技术是以卫星高空拍摄的方式获取地表信息的技术方法，即在影像数据获取过程中主要借助卫星技术实现，因此在卫星数据拍摄过程中容易出现卫星运行角度等问题造成影像中存在较多的遮挡、不清晰等问题，进而降低影像资料的分辨率，对获取高精度的地形图数据造成较大困难；由于卫星距离地表距离较远，在获取卫星影像资料过程中对操作人员技术技能要求较高，若略有偏差，则对测绘成果造成不可估量的损失。传统的直升机测量技术是以垂直摄影为主，即在航空拍摄过程中仅能获取垂直方向的影像资料，这些影像资料中因垂直拍摄、树木和建筑物等遮挡造成影像资料中存在较多的“空白区”，对整体测绘精度影响较大。此外，直升机测量技术需要配置的设备操作人员较多，使得飞机搭载过重，进而影响飞机飞行的稳定性，造成获取的数据出现倾斜、偏移等问题，即使在后期数据处理工作中可以进行数据校正，但是工作量较大影响了地质测绘保障需求。综上所述，无论是卫星测绘还是传统的直升机测量技术，均无法满足高精度的地质测绘保障需求。无人机低空摄影测量技术解决了卫星距离测绘区域较远的问题，也解决了直升机测量仅能获取垂直方向影像资料的问题，实现了在较低的飞行行高下获取不同方位的影像数据，即实现了多视角、多方位拍摄的技术难题和数据处理难题。在无人机中搭载多个五棱镜头，一般包括1个垂直摄影镜头和4个倾斜摄影镜头，在拍摄过程中可获得垂直影像数据和4个不同方位的倾斜影像数据，再结合POS数据中包含的方位元素进行预测计算，通过两种不同的数据处理方式对影像数据校正，所获得的最终影像数据中的摄影“留白”问题明显改善，对于影像数据中存在的少量摄影“留白”可以通过空中三角加密处理，经过数据计算消除影响，进而生产出的地形图等精度完全满足相应比例尺地形图的要求，为快速获取高精度的地形图等提供了可能，即能够满足地质测绘保障的基本需求。

2.3建立精确的三维数字模型

三维数字模型作为基础测绘技术之一，能够将我们所需要的测绘目标区域全部数据进行相对立体的呈现，呈现状态近似于人类基础视角，模拟出待测绘区域的真实地貌，保证了测绘工作的数据准确性，使得到的数字线划图(DLG)与事实情况相符。传统的地质测绘中所采用的航空拍摄和地面摄影技术，由于技术的不完善，在拍摄过程中会出现部分地区的遗漏，而这些遗漏的部分有时候会给测绘工作带来不必要的纰漏。为了避免在测绘过程中出现测绘遗漏，采用无人机低空摄影测量，并利用测量的基础数据来建立三维数字模型，力求全面掌握待测区域的地质情况。该技术简单易操作，技术门槛低，不仅解决了技术人员相关工作开展效率低下的问题，同时对地质测绘保障做了良好的技术铺垫。通过无人机低空摄影测量来对待测区域进行地形地貌的拍摄探测，在对得到的影像开展数字线划图和正射影像DOM处理之后，进行三维数字建模。由于低空拍摄距离近，得到的数据更加准确，用其建立的三维数字模型分辨率更高，保证地质测绘的保障工作顺利进行。

2.4三角测量技术

三角测量技术在地质工程测绘工作中发挥着重要的作用，通过该技术可以在测绘工作中实现立体式的测量，提升测绘工作的水平。空中三角测量，可以在控制点最少的情况下进行测绘，保证测绘时高程、平面等位置保持统一，提升地质测绘数据的准确性。三角测量技术在应用的时候也存在一定缺陷，该技术在应用时缺乏有效控制点，导致测量的时候难以从控制点获取到实际的地质数据，导致测量结果不够全面。测量人员还需要借助系统对地质进行计算，提高技术与系统之间的有效交互，推动地质工程测绘工作有效开展。

结语

随着我国社会经济的快速发展，地质测绘工作已成为当前我国经济建设中的重点工作，在地质测绘中采用无人机航测系统，可以使地质测绘工作不再受到传统空间、时间、天气等外在因素的影响，同时测绘人员还可以根据工程开发中的实际测绘需求，选择相适宜的测绘方法和测绘途径，进而提高我国测绘工作的整体质量，为我国工程部门提供第一手最准确、最全面的数据信息。

参考文献

［1］赵波．基于无人机倾斜摄影测量的矿山地质测绘数据分类系统［J］．世界有色金属，2020，35(5):102－103．

［2］张培洋，朱美嘉．无人机低空摄影测量在地质测绘保障中的应用［J］．世界有色金属，2020，35(5):79－80．

［3］谢玉东．无人机在地质工程测量测绘中的应用研究［J］．世界有色金属，2020，35(3):98－99．