張新亮

摘 要：現(xiàn)階段，隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)攝影測(cè)量技術(shù)得到了大幅提高。鑒于無人機(jī)輕型化、便捷化和智能化的特點(diǎn)，無人機(jī)航測(cè)在小區(qū)域和飛行困難地區(qū)高分辨率影像快速獲取以及小區(qū)域地形測(cè)量方面具有高效、直觀等顯著優(yōu)勢(shì)。本文通過具體案例，論述了提高無人機(jī)航測(cè)精度的方法;并通過與傳統(tǒng)方法的對(duì)比，論述了無人機(jī)航測(cè)的高效性和測(cè)繪產(chǎn)品的多樣性。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)航測(cè)技術(shù);航道工程;應(yīng)用

0 引言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在航道工程建設(shè)施工中各種新型技術(shù)有了更為廣泛的應(yīng)用。無人機(jī)航測(cè)技術(shù)在航道工程當(dāng)中的應(yīng)用，能夠全方位的測(cè)量以及處理工程中的數(shù)據(jù)信息，工作人員需要明確無人機(jī)航測(cè)技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵點(diǎn)，運(yùn)用合理的應(yīng)用方法，從而確保無人機(jī)航測(cè)技術(shù)能夠發(fā)揮最大效用。

1 精度提高的方法與影像匹配

1.1 提高數(shù)據(jù)采集精度的經(jīng)驗(yàn)性做法

無人機(jī)航測(cè)的精度取決于很多方面，其中原始照片的好壞將決定項(xiàng)目能達(dá)到的最好效果。在外業(yè)采集過程中，選擇較好的天氣、做好相機(jī)的調(diào)校尤為重要。

1.2 減小投影誤差增強(qiáng)航片幾何屬性

航攝相片為地面景物的中心投影構(gòu)像，而地圖是地面景物的正射投影，當(dāng)?shù)孛婧拖嗥鶉?yán)格水平時(shí)，兩種投影結(jié)果是等效的;但地球表面起伏將引起像點(diǎn)位移，無人機(jī)平臺(tái)飛行過程中的波動(dòng)會(huì)引起相片傾斜。因此，盡量選擇晴朗無風(fēng)的天氣條件進(jìn)行航拍，以增強(qiáng)相片的判讀性和保證飛行姿態(tài)的穩(wěn)定性，從而提高相片坐標(biāo)系下的像素點(diǎn)平面精度;在高差大于1/4相對(duì)航高的測(cè)區(qū)需分區(qū)進(jìn)行航線設(shè)計(jì)，以減少由投影參考面變化造成的投影誤差。

1.3 像控布設(shè)優(yōu)化提高平差精度

空中三角測(cè)量是基于地面像控點(diǎn)坐標(biāo)，利用后方交會(huì)原理計(jì)算得到相片的內(nèi)方位元素和外方位元素;再基于立體像對(duì)中的內(nèi)外方位元素和像點(diǎn)坐標(biāo)，利用前方交會(huì)原理計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的地面坐標(biāo)。因此，平坦地區(qū)應(yīng)均勻分布像控點(diǎn)，高差大的測(cè)區(qū)要加密像控點(diǎn)，這樣區(qū)域網(wǎng)約束平差后的坐標(biāo)值更趨近于實(shí)際值，從而提高像點(diǎn)對(duì)應(yīng)的地面坐標(biāo)精度。

1.4 相片的重疊設(shè)置和選取

在滿足精度要求的前提下，盡量提高航飛高度和減少旁向重疊能很好地減少航片數(shù)、提高作業(yè)效率。根據(jù)影像分辨率要求設(shè)置航飛高度，天寶無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)100 m航高的地面分辨率為3 cm，相片航向、旁向重疊度設(shè)置為70%即可滿足后處理要求。在質(zhì)量控制方面，應(yīng)做好飛行前檢查以及飛行后數(shù)據(jù)覆蓋完整性檢查;數(shù)據(jù)后處理前應(yīng)剔除多余的質(zhì)量差的相片，以減少影像匹配的繁冗度和匹配時(shí)間;空三刺點(diǎn)應(yīng)選取目標(biāo)清晰的相片，避開單幅影像的邊緣，從而避免因航片畸變差而影響匹配的正確性。

2 人機(jī)航測(cè)技術(shù)在航道工程中的應(yīng)用

2.1 無人機(jī)航測(cè)技術(shù)工作流程

首先需要針對(duì)測(cè)量區(qū)域進(jìn)行全面的踏勘并且收集相關(guān)的資料數(shù)據(jù)，隨后便是設(shè)計(jì)航測(cè)技術(shù)以及設(shè)置航空攝像的各項(xiàng)工作內(nèi)容，針對(duì)像片控制的具體測(cè)量工作中，通過全數(shù)字化空中三角基本算法，最后的步驟就是完成數(shù)據(jù)的采集以及檢驗(yàn)檢測(cè)成果。

2.2 校驗(yàn)數(shù)碼相機(jī)

數(shù)字相機(jī)存在的誤差問題主要包括了光學(xué)誤差與機(jī)械誤差，或者是電學(xué)誤差。其中機(jī)械誤差與電學(xué)誤差屬于數(shù)字相機(jī)所特有的誤差類型，與傳統(tǒng)光學(xué)相機(jī)之間存在一定的不同之處?？紤]到數(shù)字相機(jī)具備的特征，需要采取分步驟的方式完成數(shù)碼相機(jī)的整體檢校。第一，通過三維DLT的有效變換，采取直接線性的相應(yīng)變換系數(shù)以及像點(diǎn)坐標(biāo)的畸變相應(yīng)改正系數(shù)來進(jìn)行交替迭代的有效計(jì)算，從而分步求解出內(nèi)外方位的各個(gè)元素。第二，在空間直線的在像平面基礎(chǔ)上的影像屬于直線的基本原理，利用相同的方式計(jì)算畸變參數(shù)的具體初值，構(gòu)建糾正隨機(jī)性畸變差的基本糾正格網(wǎng)，便能夠完成數(shù)碼相機(jī)的校驗(yàn)。

2.3 規(guī)劃飛行航線

航線規(guī)劃屬于采集遙感信息之間的重要準(zhǔn)備工作，為航空攝影提供重要的技術(shù)指導(dǎo)，應(yīng)當(dāng)充分地考慮到作業(yè)的范圍與地形特點(diǎn)，還有精度要求與相機(jī)參數(shù)等各個(gè)因素，不僅需要確保質(zhì)量，還應(yīng)當(dāng)保證設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。在規(guī)劃飛行航線的時(shí)候，需要重點(diǎn)檢查的內(nèi)容主要包括了航線走向的整體合理性，是否存在主點(diǎn)落水等各種問題。檢查區(qū)域覆蓋的完整性與區(qū)域劃分的合理性，分區(qū)的地形高差等時(shí)候處于攝影航高的六分之一內(nèi)。檢查攝影基面的合理性以及航高的科學(xué)性，檢查地面的實(shí)際分辨率與像片的相應(yīng)重疊度等是否達(dá)到了相關(guān)的要求。完成了整條飛行航線的規(guī)劃之后，便需要針對(duì)攝區(qū)內(nèi)地面的最低分辨率以及像片的最小重疊度等進(jìn)行重點(diǎn)的檢查。在攝影航高處于一定狀態(tài)下，同時(shí)航線中各個(gè)參數(shù)維持不變的時(shí)候，地面的最低分辨率普遍是在攝影區(qū)域當(dāng)中的最低位置，而像片最小重疊度則一般出現(xiàn)在攝影區(qū)域內(nèi)部的最高位置，為了能夠確保成圖的整體精度，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格的控制地面最低位置的分辨率以及地面最高位置的像片重疊度。

2.4 設(shè)置外業(yè)像片的控制點(diǎn)

首先是布設(shè)像控點(diǎn)，無人機(jī)的整個(gè)航片存在較大的重疊并且基線相對(duì)短，一般情況下，重疊范圍都是不規(guī)則的，所以，當(dāng)布設(shè)需要的外業(yè)各個(gè)控制點(diǎn)的時(shí)候，需要充分地考慮到航片內(nèi)部的具體情況。就目前低空性無人機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)而言，根據(jù)用圖單位的具體成圖要求，從而提出外業(yè)像控點(diǎn)的整體布設(shè)方案，GCP屬于地面平高的實(shí)際控制點(diǎn)。其次，針對(duì)像控點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)針對(duì)像控點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行測(cè)區(qū)當(dāng)中所收集到的全部已知的各個(gè)控制點(diǎn)的整體聯(lián)測(cè)，校驗(yàn)控制點(diǎn)的實(shí)際情況。為了能夠達(dá)到后期對(duì)像控測(cè)量的需要，針對(duì)已知點(diǎn)進(jìn)行連測(cè)時(shí)需要加密相應(yīng)制點(diǎn)。通過GPS的靜態(tài)定位方式完成聯(lián)測(cè)，運(yùn)用邊連布網(wǎng)形式。計(jì)算出最弱點(diǎn)的實(shí)際點(diǎn)位誤差與最弱邊的實(shí)際相對(duì)誤差，檢查器是否符合相關(guān)像控測(cè)量的基本要求。

3 結(jié)語(yǔ)

航道測(cè)量屬于重要的民生工程，利用無人機(jī)航測(cè)技術(shù)來完成航道的測(cè)量，能夠最大程度上的提升測(cè)量工作的效率，特別是在大范圍或者測(cè)量人員沒有辦法無法到達(dá)的特殊區(qū)域的相應(yīng)測(cè)量工作中，工作效率超出了傳統(tǒng)的測(cè)量工作效率，同時(shí)無人機(jī)航測(cè)技術(shù)成本低、具備較高靈活性，因此具備極高的應(yīng)用價(jià)值與空間。無人機(jī)由于其自身特點(diǎn)，在內(nèi)河航道巡航領(lǐng)域應(yīng)用具有多方面的優(yōu)勢(shì)，其系統(tǒng)由動(dòng)力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)等組成，可完成內(nèi)河航道等周邊環(huán)境復(fù)雜的地域執(zhí)行巡航任務(wù)。

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