雷海智 ，謝繼香

（1.青海省水文地質(zhì)及地?zé)岬刭|(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西寧 810008；2.青海省水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院，西寧 810008）

1 引言

在先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的帶動(dòng)下，越來(lái)越多的先進(jìn)技術(shù)得以產(chǎn)生，并且在很多領(lǐng)域發(fā)揮著積極作用，以無(wú)人機(jī)技術(shù)為例，配合相應(yīng)的航測(cè)技術(shù)，在地質(zhì)測(cè)繪領(lǐng)域表現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢(shì)。相比人工測(cè)量，無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便捷的優(yōu)勢(shì)，而且受地形地貌因素的影響較小，對(duì)于一些危險(xiǎn)區(qū)域的測(cè)繪有著良好的應(yīng)用效果，因此成為航拍影像和地質(zhì)測(cè)繪圖獲取的重要手段【1】。

2 無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)

無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)大致包含了無(wú)人機(jī)、GPS 定位導(dǎo)航和攝影傳感器3 個(gè)核心組成部分，無(wú)人機(jī)本身具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、專業(yè)化程度高、成本低廉等特點(diǎn)，其在飛行過(guò)程中，可以借助相應(yīng)的輔助設(shè)施，如飛行平臺(tái)、操作系統(tǒng)、遠(yuǎn)程通信裝置、信息處理系統(tǒng)等，有效地完成對(duì)于相關(guān)數(shù)據(jù)信息的采集，而且無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)的操作簡(jiǎn)單，靈活性強(qiáng)，可以得到精度較高的影像，而且不會(huì)受到地形因素的影響。

3 無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在地質(zhì)測(cè)繪領(lǐng)域的實(shí)踐

無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)的出現(xiàn)，能夠?qū)鹘y(tǒng)測(cè)量技術(shù)容易受到復(fù)雜地形影響的問(wèn)題進(jìn)行解決，提升測(cè)量工作的便利性，保證地質(zhì)測(cè)量的效果【2】。無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在實(shí)施地質(zhì)測(cè)量的過(guò)程中，主要的階段包括測(cè)區(qū)踏勘、技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)、像控點(diǎn)布設(shè)、航攝實(shí)施、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集等，無(wú)人機(jī)的航拍技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)參數(shù)

3.1 控制點(diǎn)測(cè)量

以該森林公園區(qū)域的地質(zhì)測(cè)繪工作為例，在借助無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行地質(zhì)測(cè)繪的過(guò)程中，工作人員在充分考慮區(qū)域各種條件的情況下，選擇先對(duì)像控點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，然后對(duì)照像控點(diǎn)開(kāi)展無(wú)人機(jī)航空攝影，為了保證測(cè)量的成果，選擇1980 西安坐標(biāo)系中的相關(guān)控制點(diǎn)，這些控制點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于待測(cè)量區(qū)域的全面覆蓋，為各項(xiàng)工作的順利實(shí)施奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在對(duì)像控點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置時(shí)，工作人員更加傾向于將其布置在航向重疊和旁向重疊區(qū)域，這樣可以保證像控點(diǎn)的公用性，若確實(shí)無(wú)法滿足公用性的要求，則需要借助分別布點(diǎn)來(lái)避免漏洞的出現(xiàn)。測(cè)量環(huán)節(jié)對(duì)于測(cè)量精度有著較高的要求，而結(jié)合測(cè)量的實(shí)際情況，無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)在平面精度和高程精度方面都可以滿足相應(yīng)的需求，也可以促進(jìn)測(cè)量作業(yè)效率的提高【3】。對(duì)于地質(zhì)測(cè)繪人員而言，需要提前在智能手機(jī)或手持式終端設(shè)備中安裝相應(yīng)的軟件，然后導(dǎo)入像控點(diǎn)的位置信息，借助相應(yīng)的衛(wèi)星地圖，工作人員能夠?qū)崿F(xiàn)像控點(diǎn)位置的精準(zhǔn)和快速定位，然后結(jié)合實(shí)際測(cè)量線路來(lái)合理規(guī)劃像控點(diǎn)的位置。從提高像控點(diǎn)測(cè)量精度的角度出發(fā)，工作人員從所有的像控點(diǎn)中隨機(jī)選擇18 個(gè)像控點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)工作，得到像控點(diǎn)的平面中誤差以及高程中誤差分別為±0.025m 和±0.035m，能夠很好地滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求。依照無(wú)人機(jī)航跡線對(duì)像控點(diǎn)的分布進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)置的像控點(diǎn)的數(shù)量為80 個(gè)，在地面上利用環(huán)保涂料，涂匯出100cm 的十字形標(biāo)志，以方便無(wú)人機(jī)辨識(shí)。

3.2 數(shù)據(jù)處理

3.2.1 檢查影像質(zhì)量

無(wú)人機(jī)航測(cè)結(jié)束后，工作人員需要依照無(wú)人機(jī)測(cè)量獲取到的數(shù)據(jù)信息，就飛行和影像的質(zhì)量進(jìn)行檢查，其中，飛行質(zhì)量的檢查內(nèi)容有很多，如影像重疊度、航線彎曲度、高度變化、像片傾角和旋角等，確認(rèn)航拍范圍是否可以很好地滿足任務(wù)需求；影像質(zhì)量檢查的內(nèi)容同樣十分豐富，包括影像本身的層次、色調(diào)、反差、清晰度等，以此來(lái)查看通過(guò)影像，是否可以對(duì)一些相對(duì)細(xì)小的地物進(jìn)行識(shí)別，并以此為基礎(chǔ)做好立體模型構(gòu)建，就影像中是否存在比較明顯的缺陷，如大面積的污點(diǎn)、反光、陰影等，看其是否會(huì)影響模型的構(gòu)建和使用。不僅如此，工作人員在對(duì)影像質(zhì)量進(jìn)行檢查的過(guò)程中，還應(yīng)該充分考慮無(wú)人機(jī)在拍攝過(guò)程中的飛行速度，做好曝光瞬間的像點(diǎn)位移，確保其能夠滿足規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求。若發(fā)現(xiàn)影像質(zhì)量較差，無(wú)法滿足作業(yè)要求，工作人員必須重新對(duì)測(cè)繪計(jì)劃進(jìn)行擬定，做好局部區(qū)域的補(bǔ)飛乃至整體區(qū)域的重飛工作。

3.2.2 空三加密測(cè)圖

結(jié)合相關(guān)地質(zhì)測(cè)繪項(xiàng)目的實(shí)際情況，采用PIX4D 的方式實(shí)施內(nèi)業(yè)作業(yè)，而空三加密環(huán)節(jié)，需要切實(shí)保障各項(xiàng)參數(shù)的有效性，確定好相對(duì)定向和絕對(duì)定向，要求其能夠達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)施內(nèi)業(yè)矢量測(cè)圖的過(guò)程中，可以利用全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)，切實(shí)做好立體數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中，需要采用統(tǒng)一的線型庫(kù)以及符號(hào)庫(kù)，結(jié)合內(nèi)業(yè)定位以及外業(yè)定性的基本原則，以立體模型為支撐，完成對(duì)于地貌信息的采集工作。數(shù)據(jù)采集工作結(jié)束后，工作人員應(yīng)檢查數(shù)據(jù)信息的完整性和準(zhǔn)確性，確保不存在移位和缺失的情況，再使用CACC 軟件，對(duì)矢量地形圖進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)化工作，得到能夠滿足設(shè)計(jì)方要求的格式地形圖。另外，在實(shí)施外業(yè)調(diào)匯的過(guò)程中，可以采用的作業(yè)方法有2 種，分別是影像調(diào)匯和線劃圖調(diào)匯，調(diào)匯的影像數(shù)據(jù)需要使用空三自動(dòng)匹配點(diǎn)進(jìn)行粗校正，形成數(shù)字正射影像圖DOM，然后依照1∶1 000 的比例尺分塊打印；線劃圖的調(diào)匯則需要利用采集到的成果數(shù)據(jù)回放圖，將其作為底圖進(jìn)行調(diào)匯工作【4】。

在實(shí)施外業(yè)調(diào)匯的過(guò)程中，工作人員應(yīng)關(guān)注新增地物和地貌要素等，對(duì)于一些存在樹木遮擋的地物，可選擇幾何法、交會(huì)法等，對(duì)照地物點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)量，對(duì)于分布在測(cè)區(qū)內(nèi)的公路，應(yīng)該依照實(shí)地位置，做好名稱、等級(jí)、寬度等的調(diào)匯。

3.2.3 結(jié)果精度分析

在相應(yīng)的地質(zhì)測(cè)繪項(xiàng)目中，實(shí)際測(cè)繪長(zhǎng)度42km，一共得到1∶1 000 圖幅102 幅。隨機(jī)抽取10 幅成圖實(shí)施精度統(tǒng)計(jì)，結(jié)果顯示，依照1∶1 000 地形圖精度要求，項(xiàng)目抽檢的10 幅數(shù)字線劃地圖的平地部分中，無(wú)論是平面位置中誤差還是高程中誤差都能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

在地質(zhì)測(cè)繪領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)相比于傳統(tǒng)的人工測(cè)量，在效率和質(zhì)量上要高得多，能夠很好地應(yīng)對(duì)復(fù)雜地形區(qū)域測(cè)量的要求，而借助抽樣檢測(cè)的方式，驗(yàn)證了無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)能夠滿足1∶1 000 帶狀地形圖的繪制，而且其所具備的機(jī)動(dòng)性、靈活性、高效性、精準(zhǔn)性等優(yōu)勢(shì)，使得無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)得到了越發(fā)廣泛的應(yīng)用，能夠?yàn)榈刭|(zhì)圖的測(cè)繪工作提供可靠的數(shù)據(jù)信息。