胡欣 趙璐嘉 江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六五大隊(duì)

一、無人機(jī)測(cè)繪的優(yōu)勢(shì)

無人機(jī)（UAV）搭載測(cè)繪設(shè)備完成包括攝影、定點(diǎn)、掃描等任務(wù)，在民用應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)取得了較好的效果，且在2018 年被HSC 定義成“會(huì)飛的照相機(jī)”，目前受到全世界的重視和推廣。相較于其他類型的測(cè)繪技術(shù)，無人機(jī)測(cè)繪具有明顯的優(yōu)勢(shì)：①環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。無人機(jī)對(duì)于人力要求較低，在搭載優(yōu)良續(xù)航功能和精準(zhǔn)控制或智能控制功能后，無人機(jī)能夠?qū)Χ喾N復(fù)雜的環(huán)境進(jìn)行克服，如高地、陡坡、荒地等人力難以到達(dá)的區(qū)域，并且不容易受到環(huán)境中的霧、光線等的限制，幾近于實(shí)地獲取最真實(shí)的測(cè)繪數(shù)據(jù)。②經(jīng)濟(jì)效益大。無人機(jī)可以廣泛用于各種測(cè)繪工作，在不同行業(yè)和工作要求下均能很好的完成任務(wù)，并且在測(cè)繪時(shí)無人機(jī)根據(jù)機(jī)型可以完成800km 以上半徑的遠(yuǎn)距離任務(wù)，有效節(jié)約了人力、設(shè)備等測(cè)繪投入，且根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)顯示，無人機(jī)除了操作失誤之外極少出現(xiàn)故障，因此設(shè)備損耗率極低。③技術(shù)可靠性高。無人機(jī)可與三維、GPS、GIS、RTK、遙感、激光等多種技術(shù)進(jìn)行適配，利用高、低空測(cè)繪獲取精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，為繪制地圖提供有力幫助，同時(shí)操作靈敏，可以靈活應(yīng)對(duì)測(cè)繪中的各種情況，通過虛擬數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)回傳數(shù)據(jù)，在專業(yè)系統(tǒng)的支持下快速完成測(cè)繪成圖。

二、無人機(jī)測(cè)繪數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)

（一）空中三角測(cè)量

空中三角測(cè)量技術(shù)是無人機(jī)測(cè)繪的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理技術(shù)之一，該技術(shù)將航拍的圖片和目標(biāo)點(diǎn)位進(jìn)行處理，并且利用空間幾何原理以相片為基礎(chǔ)，對(duì)相片之外的其他信息進(jìn)行計(jì)算和表示，但是鑒于無人機(jī)測(cè)繪時(shí)設(shè)備自身的穩(wěn)定問題較多，所以在處理時(shí)具有一定的難度。其中較為常用的是以GPS/IMU輔助測(cè)量，需要準(zhǔn)備原始的影像數(shù)據(jù)、POS數(shù)據(jù)、目標(biāo)控制點(diǎn)位和相機(jī)參數(shù)等，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)程序和方程及人工干預(yù)完成空三解算。實(shí)施初步的空三加密，在加密結(jié)束之后獲得必要的外方位元素，而后把這些數(shù)據(jù)當(dāng)成關(guān)鍵性POS 數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以使用在空中三角測(cè)量流程中，而后再實(shí)施像點(diǎn)匹配流程，通過這種方式能夠獲得較強(qiáng)的匹配精度，顯著提升整體實(shí)效性。在量測(cè)結(jié)束之后要進(jìn)行最終的平差解算，首先要放大物方標(biāo)準(zhǔn)方差權(quán)，在此基礎(chǔ)上消除粗差，接著逐漸提高物方權(quán)重，保證粗差被全部探測(cè)出來，最后再給合適的權(quán)值進(jìn)行平差。

（二）DOM 與DEM

DOM 技術(shù)是無人機(jī)測(cè)繪的精要攝像技術(shù)，先將無人機(jī)采集的照片進(jìn)行預(yù)處理，并根據(jù)使用需求和照片隱含的信息確定基本范圍，對(duì)圖片進(jìn)行深度加工和裁剪，將成型的圖片制作成為具備精細(xì)內(nèi)容的DOM 照片集合。并且該技術(shù)集中使用了包括光影處理、影像對(duì)比與補(bǔ)償、錯(cuò)誤糾正、重疊修剪、光色補(bǔ)償、紋理增強(qiáng)等基本技術(shù)，將圖像的細(xì)節(jié)處理得更加真實(shí)，有助于后期深度分析和使用。DEM 則是無人機(jī)測(cè)繪中的可靠數(shù)字高程模型，在獲取具有局限性的高程數(shù)據(jù)之后，經(jīng)過處理獲得初步的綜合建模。但該技術(shù)對(duì)于初步信息的要求較高，尤其是地面建筑或其他阻擋物可能會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)精度產(chǎn)生較大的影響，因此需要依靠專業(yè)人員結(jié)合相關(guān)的程序?qū)綔y(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯和補(bǔ)償修正，如剝離建筑物的高程數(shù)據(jù)、對(duì)比歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行高程刪減等，以提高最終建模數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。

三、無人機(jī)測(cè)繪相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用

（一）應(yīng)用方向

目前無人機(jī)在監(jiān)控、測(cè)量、廣告、公安、科研等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，對(duì)于無人機(jī)測(cè)繪而言，重要應(yīng)用有如下形式：①地理測(cè)繪。包括一般的地理特征采集和分析構(gòu)圖，也包含了在工程建設(shè)中的測(cè)繪工作，通過無人機(jī)采集相應(yīng)的地理數(shù)據(jù)，由CAD、三維成像等技術(shù)為支撐，全方位繪制出目標(biāo)區(qū)域的圖像樣本，尤其是在大范圍和高精度的測(cè)繪要求下，無人機(jī)往往能夠通過動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、高分辨率、精準(zhǔn)定位巡航等優(yōu)勢(shì)，建立高真度的一手?jǐn)?shù)據(jù)，再由系統(tǒng)分析整理和綜合，獲得地理數(shù)據(jù)資源，作為建設(shè)規(guī)劃和地理研究的可靠資料。②環(huán)境保護(hù)。無人機(jī)測(cè)繪簡便、快速的特點(diǎn)，使之具備了應(yīng)對(duì)不確定環(huán)境問題的能力，如植被變化、水體污染、固體污染、海岸情況、濕地面積、溢油污染等，通過無人機(jī)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)和攝像、定位等數(shù)據(jù)反饋，可以幫助相關(guān)部門快速獲取污染等級(jí)、污染類型、擴(kuò)散速度等情況，利用高空測(cè)繪數(shù)據(jù)為比對(duì)，也可以確定采取的控制措施所達(dá)到的效果。③災(zāi)情偵查。利用無人機(jī)快速執(zhí)行與返回的能力，在災(zāi)情處理時(shí)可以爭取搶救時(shí)間，通過高空測(cè)繪獲取目標(biāo)區(qū)域的具體情況，如地震、滑坡、泥石流、森林火災(zāi)等大范圍的災(zāi)害中，無人機(jī)能夠準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)災(zāi)害的范圍、安全地點(diǎn)、救援行進(jìn)路線等，并且其較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性還能保障及時(shí)地提供動(dòng)態(tài)災(zāi)情變化情況，為救援應(yīng)急工作提供準(zhǔn)確的情報(bào)。

（二）應(yīng)用保障

無人機(jī)測(cè)繪相關(guān)技術(shù)必然會(huì)被社會(huì)各行各業(yè)廣泛使用，在推廣應(yīng)用的過程中需要保證應(yīng)用的可靠性，因此需要做好兩方面的工作：①建立起應(yīng)用實(shí)踐記錄方案，對(duì)無人機(jī)測(cè)繪實(shí)踐的細(xì)節(jié)進(jìn)行記錄，包括所取得的效果、出現(xiàn)的問題、應(yīng)用缺陷等，通過長時(shí)間的大量數(shù)據(jù)比對(duì)，總結(jié)出應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和改良依據(jù)。②加強(qiáng)無人機(jī)測(cè)繪與智能科技的銜接，如利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能導(dǎo)航和自動(dòng)巡航；依靠云存儲(chǔ)和云計(jì)算、云傳輸?shù)燃夹g(shù)，使無人機(jī)測(cè)繪成為高效的數(shù)據(jù)自動(dòng)處理技術(shù)；通過多元化的智能訓(xùn)練，使無人機(jī)測(cè)繪系統(tǒng)具備自主判斷和決策的基本能力等。

四、總結(jié)

數(shù)據(jù)處理是測(cè)繪的關(guān)鍵，采集數(shù)據(jù)的整理、篩選、分類和再生成一系列處理流程后獲得目標(biāo)文件，但是無人機(jī)搭載測(cè)繪設(shè)備開展工作，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)龐大且繁雜，如何進(jìn)行深度精撿和修補(bǔ)，需要依靠專門的技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，鑒于無人機(jī)測(cè)繪的優(yōu)勢(shì)，推廣相關(guān)應(yīng)用也成為推動(dòng)各行業(yè)測(cè)繪工作數(shù)字化和信息化發(fā)展的必要舉措。