无人机摄影测量技术在数字化地形测量的应用

无人机摄影测量技术在数字化地形测量的应用

李春燕

内蒙古众鑫安国土技术有限公司

摘要:随着科技的发展,传统的地形测量方法已经无法满足人们的需求,而无人机摄影测算是一种新的测量技术,它具有高精度、高效率、低成本等特点,在测绘领域得到了广泛的应用。本文通过对无人机摄影测量技术的分析,阐述了其在数字化地形的应用,以及结合相关的实测数据,介绍了无人机摄影测量的基本原理,并对其进行简单的描述。

关键词:无人机摄影 测绘技术 数字化 地形测绘

引言:近年来,国家的经济水平不断提高,城市化进程的加快,给城市的交通设施、基础设施等都提出更高的要求。而在这些方面的需求也越来越大,这就导致大量的建筑物、道路等建筑密集的区域都需要用到高精度的三维遥感影像。而为了解决上述问题,就必须要采用先进的技术,以保证高效率的完成对地物的精确的定标。因此,研究如何快速准确的定位地物,减少不必要的损失,是目前的一个重要课题。

一、无人机的发展历史

无人机是一种无人驾驶的飞行器,它的飞行速度非常的快,并且在空中可以进行遥控,能够实现遥感、测速等功能。无人机在我国的发展历史已经有了上百年的历史,从上世纪八十年代开始,随着科学技术的不断进步,无人机的种类也越来越多,其中比较典型的就是以航拍的方式拍摄的影像,但是其精度和分辨率都不高,而且成本较高,所以很多的人都不愿意选择这种类型的无人机。

二、无人机测绘技术特点

2.1时效性好且成本低

在传统的地形测量中,需要进行的工作量大,并且精度也不高。而无人机摄影测量的主要特点就是高效率,在不影响数据的采集的情况下,只需利用相机来对图像的处理和分析,就可以完成对地形的精确测定。而且,无人机的飞行速度快,这就使得其能够实现快速的定位和跟踪。 另外,无人机遥感的成本较低,因为其不受地理环境的限制,所以它的价格也比较低廉。因此,相对于其他的测图工具,它的成本要比其它的测图工具要低得多。而像一些小型的测绘设备,造价较高,且不容易得到,这就导致了成本的提高。而无人机的发展,为解决这一问题提供了可能。由于其高的灵活性,使它的使用范围更加广泛。同时,随着科技的进步,人们的生活质量的不断提升,对于便捷的服务的需求越来越强烈,这些都促使着无人机的出现。

2.2测量技术安全、稳健、迅速

无人机在测绘作业中,由于其自身的灵活性,可以快速的完成传统的测量工作,并且还具有一定的隐蔽性,所以在进行野外测量时可以保证无人机的遥感数据不会被人为操作所干扰,从而确保了无人机的安全。无人机的飞行速度非常快,而且不容易受到外界的干扰,这就使得它的稳定性也相对较好,不会像传统的测量方式一样,出现大范围的误差,从而保证了其高效率的运行。目前,我国的低空空域测量技术已经基本成熟,并逐渐的向“全自动化”的方向发展,这也使得空中的一些重要的地理信息都会被采集到,这就大大的提高了测量效率。同时,随着科技水平不断进步,人们对环境问题和社会经济等方面要求越来越高,这些都为数字化地测图提供了更多可能。此外,在数字化地测技术中,对于地形图、三维模型以及其他相关影像资料,都是经过专业人员分析处理后才能获得,而其中所包含的图像质量,则直接决定着最终得到地物图和相片之间的分辨率。

2.3机动性好

在进行无人机航拍作业时,需要对无人机的数据信息进行收集和处理,这就要求无人机能够具有较高的机动性,这样才可以保证在空中的测绘工作的质量。无人机在进行作业时,可以根据需要灵活的选择飞行姿态,并能适应不同环境的要求。无人机的机动性好,不仅仅是因为其具有很强的机动能力,还因为其拥有较高的定位精度,这样就使得它的应用范围更加广泛。例如,在空中的导航系统中,通过对无人机的位置和姿态的识别,就能很好的实现导航的目的。另外,它的成本低,也是其他的测绘技术无法比拟的。因此,无人机的机动性特别重要,只有更好的掌握了这些特性,才能发挥出更高的价值。

三、无人机摄像测量技术在数字化地形测量方面的应用方法

3.1区域测绘

无人机在空中的飞行速度非常快,所以需要对区域进行测量,在野外使用无人机进行作业时,首先要将区域的地形图和地物的位置图上传到无人机系统,然后通过无人机的图像处理软件,对其数据信息进行分析,从而得出区域的坐标点的三维坐标的变化情况。对于大型的测绘项目,可以采用高精度的RTK定点的方法来完成,主要的步骤有: (1)根据实测的结果,利用高程点的测量仪,来确定实测的平面的控制点,并将其转化为标准的参考点,同时用激光器照射到地面的各个平台上,并计算出各平台的距离。(2)用全站仪的方式,对整个区域的地形图和地物的地理位置以及高度的分布状况,运用全站仪的定位原理,来得到每个平台的具体的的的高程。之后,再结合全站仪的水准尺,最终形成一个完整的的航空航空航迹。

3.2数据采集

无人机在空中的飞行速度和高度,以及无人机的姿态,都会受到大气环境的影响,因此需要对其进行采集。无人机在地面的位置,包括起飞,着陆,巡航,遥感等,这些都会对数据的收集产生一定的干扰。为了保证获取的数据的准确性,我们必须使用专业的软件来处理。通过以上的分析,可以得到以下几点结论:(1)当无人机的距离较远时,由于飞机的重量,其重心的改变,导致了无人机的重心也发生了相应的变化,而倾角的大小,则直接决定了无人机的倾斜角度。(2)当拍摄的图像的范围较大时,可能出现一些不稳定的现象,而像“飞”“躲”的情况,这就要求我们的相机要有良好的稳定性,同时还要有很好的分辨率。

3.3外业调绘

无人机在进行外业调绘时,需要对无人机的数据信息进行一系列的处理,包括对无人机的高度、方位角、姿态角和角度量的测量。无人机的飞行速度快,所以在进行外业调绘时,可以利用无人机的GPS系统,通过GIS软件的定位功能,将所得到的地形图以数字的方式传输到计算机中,从而实现了无人机的高精度调绘。本次设计中,主要是针对空中三角高的测量,因此,首先,要保证航测的距离,其次,要确保航测的误差不能太大。为了使此次的外业调绘更加的方便,我使用了两种方法,一种是直接在空域内的地面上,然后再把影像上传到电脑,这样做的目的在于,能够使每次的布点都能准确的找到所需的位置,而且不会出现由于布点的错误而导致的不必要的麻烦。第二种则是把相机的安装,由专业的工作人员来完成,但是不容易的问题,就是会造成拍摄的画面的失真,这也就说明,我的这个方案的可行性比较的强。

结束语:本文介绍了无人机摄影测量的基本原理和相关技术,通过对无人机摄影测量的应用研究,得出了一些结论,并提出了自己的建议。1、在测绘作业过程中,需要对所遇到的环境进行实地勘察,根据调查结果,选择合适的相机,同时,在拍摄时,尽量保证周围的建筑物,道路以及树木等,这样才能更好地完成后期工作。2、对于无人机的使用,应该多加注意,不要因为外界因素而影响到正常的操作。3、本文中所用的数据都是用实测的方法来获得的,但是,实测的误差比较大,所以,我觉得,以后还应继续学习,提高自身的专业知识。另外,也要多与其他学科的学者交流,取长补短,来补充这方面的不足之处。只有不断的进步,才会有所发展。