提曰猛

【摘要】本文從生產(chǎn)案例出發(fā)，以目前最先進(jìn)的航測(cè)技術(shù)為主線，對(duì)無(wú)人機(jī)航測(cè)的一些特殊問題進(jìn)行分析，并就其存在的問題提出解決措施，以期為我國(guó)無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在水利測(cè)繪方面的應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】無(wú)人機(jī)低空攝像;渦河河道;地形測(cè)量;地形地貌;應(yīng)用

本文以無(wú)人機(jī)低空攝影為主要研究對(duì)性，通過對(duì)無(wú)人機(jī)低空攝影優(yōu)劣勢(shì)的簡(jiǎn)單分析，進(jìn)而深入探討了無(wú)人機(jī)低空攝影在渦河河道帶狀地形測(cè)量中的應(yīng)用。渦河作為淮河中游左岸的一條支流，為我國(guó)淮河流域提供了豐富的水利資源。而在對(duì)渦河治理的過程中，需要利用諸多與渦河河道相關(guān)的地形數(shù)據(jù)，為確保能夠快速、準(zhǔn)確的采集到相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，為設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行打下良好的基礎(chǔ)。

1 無(wú)人機(jī)低空攝影原理及優(yōu)劣勢(shì)分析

1.1無(wú)人機(jī)航測(cè)原理

在渦河的航測(cè)中采用了光束線法的測(cè)量原理，以下就光線束法的應(yīng)用原理進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。光線束法在使用中，以像點(diǎn)、投影中心點(diǎn)以及地面點(diǎn)三點(diǎn)共線為條件，解算單元設(shè)定為單張像片，借助像片公共點(diǎn)和野外控制點(diǎn)，把各張像片的光束連成一個(gè)區(qū)域，完成整體平差，繼而完成加密坐標(biāo)的解算。解析攝影測(cè)量方程如下：uxx+uyy+uzz=0x、y、z分別表示某地物點(diǎn)在某一空間坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。

1.2無(wú)人機(jī)低空攝影的優(yōu)劣勢(shì)

無(wú)人機(jī)低空攝影作為當(dāng)前較為先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，對(duì)地理信息進(jìn)行采集時(shí)，受到自然天氣的影響較小，可以拍攝出清晰的地質(zhì)面貌、水文等圖像;而且，拍攝是由無(wú)人機(jī)自動(dòng)完成的，避免了人為因素的影響，使拍攝的效率更高，安全性更強(qiáng);同時(shí)，在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上，無(wú)人機(jī)機(jī)載相機(jī)鏡頭更加靈活，可以從多個(gè)角度完成拍攝活動(dòng)，并且拍攝出來(lái)的畫面具有較高的分辨率。同時(shí)無(wú)人機(jī)低空拍攝依然存在一些缺陷。首先，無(wú)人機(jī)飛行控制難度較大，常常出現(xiàn)傾斜的現(xiàn)象，導(dǎo)致影像模糊不清;其次，拍攝的速率較快，在短時(shí)間內(nèi)可以獲得大量圖像，由于圖像之間存在差異的影響，為模型的建立增加了難度;最后，數(shù)據(jù)采集時(shí)，需要對(duì)相機(jī)頻率進(jìn)行不斷調(diào)整，從而增加了接邊的難度，導(dǎo)致信息誤差較大。

1.3空三加密及成圖

空三加密采用北京四維遠(yuǎn)見公司開發(fā)的TG-AT加密軟件進(jìn)行。無(wú)人機(jī)自重較輕，受風(fēng)力等因素的影響，飛行姿態(tài)不穩(wěn)定，飛行傾角、旋偏角過大，航線彎曲、像片比例不一致，容易扭曲變形等，采用自動(dòng)與手動(dòng)相結(jié)合的方法進(jìn)行空三加密，渦河測(cè)區(qū)多項(xiàng)式法整體平差精度檢測(cè)。

1.4攝影條件及像控點(diǎn)測(cè)量

利用無(wú)人機(jī)對(duì)該測(cè)區(qū)進(jìn)行兩條航帶的航攝，飛行質(zhì)量良好，影像清晰度高，照片色彩均勻，飽和度良好，能夠清晰判斷地物信息，可滿足1∶5000成圖要求?？刂泣c(diǎn)測(cè)量采用GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位（RTK）的方法進(jìn)行測(cè)量，像控點(diǎn)對(duì)最近基礎(chǔ)控制點(diǎn)的平面位置中誤差不大于0.3m，高程中誤差不大于0.3m。

1.5地形數(shù)據(jù)采集

利用JX4G數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站成圖系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在測(cè)圖過程中，發(fā)現(xiàn)河道及河道附近地形變化比較大，地物復(fù)雜，樹木繁多，水域面積大，數(shù)據(jù)采集有一定的難度。不同的作業(yè)人員采集高程差距很大，造成河道附近無(wú)法接邊，為了證實(shí)高程和平面精度是否過大，我們采用同一套設(shè)備，在同一測(cè)區(qū)，由不同作業(yè)人員進(jìn)行實(shí)測(cè)，發(fā)現(xiàn)平面位置誤差小，滿足精度要求，離河道較遠(yuǎn)的平地點(diǎn)高程誤差小，河道內(nèi)及河道附近高程誤差大，尤其是水面及有樹木遮擋的地方。為此，我們重新定向，檢查定向精度，單模型中誤差等未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，因此采取內(nèi)外業(yè)結(jié)合的方式，高程采取全野外GPS（RTK）成果來(lái)解決高程不穩(wěn)定問題，平面采取JX4G數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站成圖系統(tǒng)實(shí)測(cè)成果，結(jié)合Ao-tuCAD2007進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯。

1.6攝影條件及像控點(diǎn)測(cè)量

無(wú)人機(jī)對(duì)渦河河道拍攝的過程中，利用兩臺(tái)無(wú)人機(jī)共同進(jìn)行拍攝，航拍過程中，無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)良好，拍攝的圖像清晰度較高，并且，圖像色彩均勻，可以準(zhǔn)確判斷出河道的地形地貌信息，完全符合我國(guó)河道信息采集的要求。采用GPS-RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位的模式采集像控點(diǎn)的數(shù)據(jù)，所有相控點(diǎn)的誤差均在0.3m以內(nèi)，也符合我國(guó)數(shù)字航空攝影測(cè)量的相關(guān)規(guī)范的要求。

1.7航拍流程

利用無(wú)人機(jī)低空攝影對(duì)渦河河道帶狀地形測(cè)量時(shí)，主要由以下流程構(gòu)成：（1）根據(jù)工程的要求，編寫任務(wù)書、生產(chǎn)計(jì)劃書;（2）收集航拍區(qū)的已有資料;（3）航帶設(shè)計(jì)，航空攝影;（4）進(jìn)行像控點(diǎn)/檢查點(diǎn)測(cè)量、空三加密;（5）內(nèi)業(yè)采集渦河河道的DLG數(shù)據(jù);（6）DLG數(shù)據(jù)外業(yè)調(diào)繪;（7）對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查與驗(yàn)收。

2 無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量?jī)?yōu)缺點(diǎn)

2.1優(yōu)點(diǎn)

①環(huán)境因素。無(wú)人機(jī)航拍受天氣、地理環(huán)境影響較小，可低空飛行，飛行高度可在千米以內(nèi)，方便靈活。②經(jīng)濟(jì)方面。無(wú)人機(jī)航拍成本低，效率高，安全系數(shù)高，攜帶方便，操作靈活，低空飛行不受管制，隨時(shí)可飛行，節(jié)省了人力物力。③拍攝效果。無(wú)人機(jī)機(jī)載相機(jī)型號(hào)多樣化，遙控操作，鏡頭靈活，多角度拍攝，分辨率高，打破傳統(tǒng)拍攝的局限，不受云層、高層建筑物遮擋的影響，可得到紋理清晰的影像。④精度方面。無(wú)人機(jī)屬于低空飛行器，為近距離拍攝，能夠?qū)⒌匚镄畔⒈硎銮逦暾?。精度高低取決于航攝儀及其飛行狀態(tài)等，根據(jù)項(xiàng)目要求，可結(jié)合其他測(cè)繪方式提高其精度。⑤速度快。利用無(wú)人機(jī)航攝，不用申請(qǐng)空域，可以快速完成航攝。

2.2缺點(diǎn)

①無(wú)人機(jī)飛行姿態(tài)不穩(wěn)定，飛行傾角、旋偏角過大，航線彎曲、像片比例不一致，容易扭曲變形。②像片像幅小，數(shù)量多，導(dǎo)致測(cè)圖定向和立體模型套誤差大。③數(shù)據(jù)采集時(shí)頻繁更換相對(duì)，造成接邊困難，誤差大。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，無(wú)人機(jī)低空攝影既有它的優(yōu)點(diǎn)也存在不足之處。優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在受外界環(huán)境影響較小、操作靈活、機(jī)動(dòng)性能好、使用方便、安全性高、拍攝效果好;不足之處在于受風(fēng)速影響大，地面有植被覆蓋時(shí)高程誤差較大。但通過對(duì)無(wú)人機(jī)低空攝影在渦河河道帶狀地形測(cè)量研究后可以發(fā)現(xiàn)，優(yōu)勢(shì)更加明顯，并且，在實(shí)際操作中，可以通過對(duì)無(wú)人機(jī)的控制，將劣勢(shì)控制到允許的范圍內(nèi)。選擇在植被稀少的季節(jié)航拍，或者采用GPS-RTK野外補(bǔ)測(cè)高程點(diǎn)，仍然可以提高工作效率。因此，無(wú)人機(jī)低空攝影可以在地形測(cè)量工作中進(jìn)行廣泛的應(yīng)用。

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