无人机摄影测量技术在测绘工程中的应用

无人机摄影测量技术在测绘工程中的应用

王 鹏

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摘要：本文探讨分析了无人机摄影测量技术的特点，研究了无人机摄影测量技术的应用要点，取得良好的应用效果，希望能够为相关工作人员提供一定的参考与借鉴。
　　关键词：无人机;摄影测量技术;GPS技术
　　0 引言
　　 由于信息化技术的迅猛发展，无人机作为一种新型的飞行设备，被广泛应用到各个领域中，通过运用无人机摄影测量技术，可以获得准确的航测数据，促进不同专业之间的协调配合，真正实现勘测设计一体化目标。为了保证无人机摄影测量技术得到更好运用，本文重点分析无人机摄影测量技术的应用要点。
　　1 无人机摄影测量技术的特点分析
　　 与载人飞机相比较而言，无人机具有重量轻、反应快、速度快、成本低等特点，同时，无人机系统的操作流程较为简便，受空域管制影响较小，可以快速到达检测区域，显著提高测量效率。在以往的信息调查与规划工作中，工作人员通常会采用高空摄影测量技术或者卫星遥感技术，获取各类影像数据，但是，这两项技术操作流程复杂，周期比较长，自动化水平较低，具备较大的局限性。为了保证这些问题得到良好解决，无人机摄影测量技术应运而生，此项技术具有灵活性高、反应快速的特点，应用前景广阔[1]。
　　2 无人机摄影测量技术的应用要点
　　2.1 无人机低空航测系统构成分析
　　 近几年以来，无人机技术飞速发展，以无人机技术为基础的无人机摄影测量技术，由于造价低、灵敏度高、操作简单，应用范围越来越广。此项技术主要以无人机为平台，通过搭载非量测相机，形成飞行控制体系，地面控制系统负责规划，能够准确的测量地面影像数据信息，减少错误测量数据的出现，提高测量数据的利用效率。和常规的航空摄影测量技术相比，无人机摄影测量技术的维修成本特别低，伴随国家政策的不断改进，低空空域逐步开放，无人机审批流程更加简便，其作业方式越来越灵活，受外界大气环境影响较小，在短时间内，能够准确获取精度的影像数据。无人机摄影测量技術的良好运用，能够保证常规航测与工程测量中存在的缺陷与不足得到有效弥补，帮助相关人员快速获取大比例尺地形图。无人机中搭载的相机，属于非量测相机，成像速度快。
　　2.2 无人机摄影平台设计要点
　　 首先，为了保证无人机摄影测量技术得到更好运用，在无人机摄影平台设计环节，设计人员要加强总体布局，并结合气动性能与控制方式，进行安全性设计，将各项先进技术有效整合。在设计过程中，采取后推式双尾撑结构，确保飞机具备短距离起降功能正常发挥，无人机的飞行控制能力得到显著提升。在无人机摄影平台中，飞行控制系统采取自动化控制体系，并以此作为关键部件，航摄仪采取数码单方相机，通过建立二维云平台，可以进一步提升航摄影像精度，确保相机的仰角与旋偏角得到高效控制[2]。另外，为了精确检验无人机摄影平台资料获取情况，针对试飞影像资料，进行全方位分析与评估，重点检验该平台的抗震动能力与抗风能力，并严格控制相机的曝光时间，找到平台运行中存在的不足，加以改进，必要时可进行二次开发，保证无人机飞行控制系统更加稳定的运行。
　　 无人机摄影平台中的控制软件主要包含两种，分别是航线规划软件和质量管控软件，其中，航线规划软件的主要功能是结合测区实际范围，以及航向重叠等参数，有序完成航线规划工作，确保无人机摄影平台得到高效控制。而质量管控软件则能够对无人机航摄质量进行高效管控，一旦发现质量不达标的航片，及时进行补飞，确保航摄质量验收工作的顺利进行。
　　无人机摄影测量主要分为三种方法，分别是综合测量方法、全能测量方法与分工测量方法，在这三种方法中，综合测量方法适合应用在大面积土地测量中，将摄影测量技术和平板仪测量技术有效结合，科学确定地面高程，同时利用无人机摄影像片，更好的了解地面具体情况。而全能测量方法比较适合应用在山地区域，采用立体测图仪，建立相应的结构模型，获取地面平面位置与高程数据[3]。与综合测量方法与全能测量方法不同，分工测量方法，应用在丘陵区域较多，其应用原理是结合平面位置和高程特点，有针对性地进行测量，测量原理和全能测量方法类似，相关人员运用立体测图仪，快速获取地形数据信息，进而更好的绘制地形图。
　　2.3 数据处理要点
　　 运用APS数据处理软件，保证GPS无人机数据影像得到高效处理，同时能够用来制作等高线与DTM等等，数据处理要点如下：
　　 （1）相机内部的定向与畸变纠正。因为无人机搭载相机属于非量测相机类型，在成像的过程当中，特别容易产生畸变差，所以，要对影像实施畸变差调整，重点是光学畸变差的调整。在改正光学畸变差的过程当中，要求相关人员收集大量的相机参数，从计算机视角的角度分析，采取区域内部的各类影像数据，然后准确标定相机，在相机内部进行定向处理，最终会获得相机畸变纠正之后的影像数据[4]。（2）影像的有效匹配。无人机受外界风力影像较大，当外界风力过大时，会产生旋偏角，飞行姿态稳定性下降，若采取以往的像素匹配算法，无法快速确定匹配点具体位置，而APS采取具备旋转尺度的匹配算子，同时运用GPU算法，可以精确的确定出密集匹配点具体位置。（3）融入相控点的空中三角测量。利用无人机采集到的GPS数据，包括影像匹配所获得的匹配点，运用光束法区域网平差算法，准确计算出相机曝光期间，无人机的飞行姿态。同时，运用实际相控点位置数据，计算出联合平差，保证最终的测量成果快速转换成地方坐标。（4）DEM的生成。利用空三算解算方法，获取无人机飞行姿态，包括其具体位置信息，获得密集匹配点数据，确保地面加密点数据信息更加准确。相关人员采取坐标内插法，以及滤波算法，能够获得准确的DEM数据。采取人工交互方式，将DEM数据进行有效编辑，针对不满足空间几何拓扑地物，进行合理的修改，保证DEM数据更加准确。（5）正射影像的纠正与镶嵌。针对系统已经生成的DEM数据，进行有效纠正，并结合拼接线具体位置，以及阴影区域正射影像镶嵌情况，合理调整色调，进行匀广处理，确保正射影像色调的一致性。（6）生成测绘产品。孔三解算结束后，将畸变进行有效纠正，相关人员需要将各项影像数据与空三数据，有序的导入立体测图中，在立体测图环境下，通过进行科学测图，能够获得数字线划图，同时生成等高线与高程点。 　　3 结语

　　 综上所述，通过对无人机摄影测量技术应用要点进行多角度的分析，例如明确无人机低空航测系统构成、无人机摄影平台设计要点、数据处理要点等等，可以保证无人机摄影测量技术得到更好运用，提高测量数据的准确性与合理性，减轻测量人员的工作压力。
　　参考文献
　　[1] 邓志强.无人机倾斜摄影技术在矿山地质灾害调查与治理中的应用[J].世界有色金屬，2020（1）：124-125.
　　[2] 孙国强，潘学鹏.基于无人机倾斜摄影测量技术的城镇低效用地再开发调查研究[J].江西建材，2019（12）：55+57.
　　[3] 吴森，陈超，邓晶，等.无人机倾斜摄影技术在城市化建设中地质灾害早期识别应用[J].四川地质学报，2019（4）：629-633.