謝滕

濟(jì)寧正元勘測(cè)規(guī)劃有限公司，中國(guó)·山東 濟(jì)寧 272300

1 引言

與常規(guī)的測(cè)量設(shè)備相比，無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可為中國(guó)的工程測(cè)量提供極大的便利。無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)是一種響應(yīng)快、成本低、精度高的航拍技術(shù)，是現(xiàn)代攝影測(cè)量不可或缺的工具。

2 低空無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量的優(yōu)勢(shì)

無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)是在衛(wèi)星遙感與航空遙感后發(fā)展而來(lái)的新的低空測(cè)量技術(shù)，不僅適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，測(cè)量范圍廣，而且測(cè)量效率高、測(cè)量精度高、測(cè)量成本相對(duì)較低?？梢杂行У貞?yīng)用于許多領(lǐng)域。無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)不僅可以改變測(cè)繪方式，而且可以顯著提高工作質(zhì)量，效率和安全性，為中國(guó)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)[1]?，F(xiàn)階段常用的無(wú)人機(jī)有垂直尾翼無(wú)人機(jī)、倒尾無(wú)人機(jī)、雙機(jī)無(wú)人機(jī)等。數(shù)碼相機(jī)在無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)中發(fā)揮著重要作用，主要使用佳能、尼康、Phase One、索尼等數(shù)碼相機(jī)品牌。綜合而言，無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)主要有以下優(yōu)勢(shì)。

2.1 方便起降

無(wú)人機(jī)可采用滑翔、彈射、降落傘著陸等各類(lèi)起降技術(shù)，且對(duì)場(chǎng)地要求低無(wú)需機(jī)場(chǎng)起降、機(jī)場(chǎng)協(xié)調(diào)等一系列設(shè)施的配合。對(duì)起飛和降落場(chǎng)地的要求較低，通常平坦的草地或具有良好凈空的道路都可以滿足相關(guān)要求。無(wú)人機(jī)運(yùn)輸便捷，該系統(tǒng)集成度高，只需裝載到通用車(chē)輛上，即可通過(guò)鐵路或航空運(yùn)輸，方便在不同地點(diǎn)執(zhí)行工作任務(wù)。在開(kāi)展測(cè)量工作時(shí)，能夠快速響應(yīng)低空無(wú)人機(jī)，是利用遙感進(jìn)行應(yīng)急測(cè)繪的可靠保障。低空無(wú)人機(jī)具有機(jī)身輕、運(yùn)輸靈活、越野素質(zhì)好、起降場(chǎng)地要求低、起降方式多樣等特點(diǎn)。具有安裝、調(diào)試、啟動(dòng)快等諸多優(yōu)點(diǎn)，得到了廣大用戶的滿意和廣泛使用。特別是在高山、地形困難、起降客觀條件差、飛機(jī)航拍使用困難的情況下，無(wú)人機(jī)低空使用可以快速、高精度、高清晰地獲得新的圖像數(shù)據(jù)。

2.2 測(cè)量效果好

可以獲得高保真、高分辨率的圖像可以低空作業(yè)、云下攝影測(cè)量，并提供全面直觀的結(jié)果。使用低空無(wú)人機(jī)進(jìn)行航空攝影測(cè)量使用合適的軟件可以快速完成空三、DEM、DOM和DIG 的制作[2]。整個(gè)項(xiàng)目區(qū)域的地理空間信息得到清晰反映，項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的情況可以通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)直接轉(zhuǎn)移到辦公室，可以使管理人員和決策者在千里之外制定策略。此外，無(wú)人機(jī)在低空航拍的測(cè)量方法在技術(shù)和科學(xué)理論方面是先進(jìn)的。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的準(zhǔn)確度指標(biāo)項(xiàng)目完全符合規(guī)范要求；航空攝影測(cè)量是在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)進(jìn)行的，關(guān)鍵點(diǎn)的三維坐標(biāo)與傳統(tǒng)勘測(cè)不同，不需要進(jìn)行局部?jī)?nèi)業(yè)加密，這一特點(diǎn)使測(cè)繪產(chǎn)品更貼近實(shí)際，精度更均勻穩(wěn)定。

2.3 測(cè)量效率高、成本低

無(wú)人機(jī)航拍不受地形影響，可以進(jìn)入各種類(lèi)型的區(qū)域進(jìn)行拍攝。無(wú)論是森林、高原還是水域，都可以攝影測(cè)量。數(shù)據(jù)全面準(zhǔn)確，有效拍攝時(shí)間長(zhǎng)，可高效執(zhí)行任務(wù)。與傳統(tǒng)的測(cè)量方法相比，在同一測(cè)量項(xiàng)目中使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行低空航空測(cè)量所花費(fèi)的時(shí)間，勞動(dòng)力和財(cái)務(wù)資源顯著減少，尤其是現(xiàn)場(chǎng)工作量顯著減少，這使測(cè)量制圖減少了大量的體力勞動(dòng)。此外，整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)和維修成本低，運(yùn)行成本低于傳統(tǒng)航空測(cè)量。例如，無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在自然災(zāi)害中可第一時(shí)間接收高清圖像數(shù)據(jù)，方便救災(zāi)隊(duì)伍的規(guī)劃設(shè)計(jì)、災(zāi)區(qū)評(píng)估和災(zāi)后重建。

3 無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用探索

3.1 無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量區(qū)域選擇

區(qū)域的確定是無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)應(yīng)用的主要環(huán)節(jié)。測(cè)量員必須選擇一個(gè)有代表性的邊界點(diǎn)，使用GPS 設(shè)備測(cè)量邊界點(diǎn)的經(jīng)緯度，然后使用谷歌軟件顯示測(cè)量數(shù)據(jù)。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)作為進(jìn)一步測(cè)量的參考點(diǎn)。在實(shí)際測(cè)量一個(gè)項(xiàng)目時(shí)，單個(gè)項(xiàng)目的實(shí)際測(cè)量范圍很小。當(dāng)實(shí)際測(cè)量面積較大時(shí)，會(huì)給后續(xù)測(cè)量帶來(lái)一定的不便，使后續(xù)測(cè)量復(fù)雜化，無(wú)法有效提高經(jīng)濟(jì)效益。針對(duì)這一問(wèn)題，測(cè)量員必須將相鄰區(qū)域的內(nèi)容合二為一。在測(cè)量區(qū)域擴(kuò)大的情況下，所有的測(cè)量任務(wù)只能進(jìn)行一次保證測(cè)量數(shù)據(jù)的完整性[3]，具體介紹如下。

3.1.1 路線設(shè)計(jì)

航段設(shè)計(jì)是構(gòu)建無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)路線的主要方法。設(shè)計(jì)路線時(shí)，需要確定8 個(gè)平臺(tái)高點(diǎn)的位置。將航線范圍控制在航程的1/8 以內(nèi)，可以有效避免區(qū)域差異過(guò)大。每個(gè)測(cè)量區(qū)域與其他區(qū)域重疊，以方便后續(xù)測(cè)量。

3.1.2 地形選擇

植被稀少或完全沒(méi)有植被的地區(qū)優(yōu)先測(cè)量。攝影測(cè)量應(yīng)盡量避開(kāi)環(huán)境條件惡劣的地區(qū)，根據(jù)攝影地形的差異，選擇合適的太陽(yáng)高度角。

3.1.3 協(xié)調(diào)拍攝

由于無(wú)人機(jī)的特性，執(zhí)行長(zhǎng)期測(cè)量任務(wù)是不現(xiàn)實(shí)的。通常情況下，一個(gè)工程項(xiàng)目需要多架無(wú)人機(jī)協(xié)同工作才能完成航拍任務(wù)。因此，人員需要在測(cè)量前進(jìn)行全面的無(wú)人機(jī)性能檢查，確保每架無(wú)人機(jī)的線路不受損壞，并根據(jù)實(shí)際測(cè)量情況科學(xué)規(guī)劃測(cè)量線路。多架無(wú)人機(jī)協(xié)同工作，可以保證拍攝的完整性，大大提高了拍攝效率。

但在使用多架無(wú)人機(jī)聯(lián)合拍攝時(shí)，應(yīng)注意避免因時(shí)差導(dǎo)致拍攝區(qū)域不完整。

3.2 無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量控制點(diǎn)布置與區(qū)域網(wǎng)絡(luò)

起點(diǎn)和采集點(diǎn)最好是C 級(jí)和D 級(jí)，將網(wǎng)絡(luò)RTK 系統(tǒng)接到接收機(jī)上，然后進(jìn)行測(cè)量工作。網(wǎng)絡(luò)RTK 流動(dòng)站的運(yùn)行有一定的具體要求，必須在CORS 框架內(nèi)進(jìn)行，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。在測(cè)量某些參數(shù)時(shí)，可以使用流動(dòng)站設(shè)置模式來(lái)保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。正常情況下，測(cè)量次數(shù)至少為2 次，每次測(cè)量時(shí)必須嚴(yán)格核對(duì)相應(yīng)內(nèi)容。比如在工程勘測(cè)中，無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用中，勘察區(qū)域控制網(wǎng)絡(luò)的建立是必不可少的環(huán)節(jié)。參與工程勘察的人員需要積極構(gòu)建勘察區(qū)域的控制網(wǎng)絡(luò)。所謂區(qū)域控制網(wǎng)，就是在勘察區(qū)域內(nèi)建立特定的勘察控制點(diǎn)，構(gòu)建空氣三角均衡網(wǎng)絡(luò)。在測(cè)區(qū)控制網(wǎng)中，需要利用控制點(diǎn)來(lái)測(cè)量實(shí)際工程情況?？杖用芸芍苯佑糜跍y(cè)量定向攝影控制點(diǎn)的平面位置和高度。測(cè)量區(qū)域控制網(wǎng)絡(luò)的位置可以為后續(xù)的indoo 加密提供方便的控制點(diǎn)。目前，無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在實(shí)際大地測(cè)繪作業(yè)中所需要的照片外的控制點(diǎn)和方位元素，可以為4D 產(chǎn)品的制作提供數(shù)據(jù)支持。此外，在測(cè)區(qū)控制網(wǎng)中建立了統(tǒng)一的坐標(biāo)系，可以計(jì)算出地面上某一點(diǎn)的對(duì)應(yīng)坐標(biāo)。

3.3 外控點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)檢查測(cè)量

無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量和工程勘測(cè)需要密切合作。通過(guò)協(xié)作，他們可以確保調(diào)查完整，調(diào)查數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。對(duì)于涉及工程的人員，需要科學(xué)、智能地設(shè)置圖像控制點(diǎn)。在設(shè)置影像控制點(diǎn)時(shí)，測(cè)量員必須結(jié)合測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，按照規(guī)劃流程，確保影像控制點(diǎn)的合理性。立體建模是工程測(cè)量中一項(xiàng)特別重要的任務(wù)。在執(zhí)行此任務(wù)時(shí)，人員需要結(jié)合外部控制點(diǎn)的實(shí)際情況，考慮外部控制點(diǎn)位置的合理性。

3.4 無(wú)人機(jī)攝影數(shù)據(jù)處理

3.4.1 調(diào)整比例

影像畸變差是測(cè)量相機(jī)坐標(biāo)必須使用的工具。這種測(cè)量方法與圖像坐標(biāo)有很大不同。主點(diǎn)坐標(biāo)、非對(duì)稱參數(shù)、對(duì)稱參數(shù)和比例因子是無(wú)人機(jī)照片數(shù)據(jù)中的常見(jiàn)參數(shù)。

3.4.2 DEM 數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)

DEM 數(shù)據(jù)是指高程內(nèi)容，可以使用投影完成操作。目前最常用的軟件是PG 軟件。使用該軟件，可以執(zhí)行數(shù)據(jù)收集以實(shí)現(xiàn)DEM 數(shù)據(jù)匹配。

3.4.3 空三加密

如果使用空中三角測(cè)量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，則數(shù)據(jù)處理需要圖像捕獲、內(nèi)部定向和連接點(diǎn)創(chuàng)建方法。在這種數(shù)據(jù)處理方法中，可以生成適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量報(bào)告。隨后，根據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)，完全還原原始模型，或者根據(jù)地面實(shí)際情況，采用多層次數(shù)據(jù)采集的方法，得到數(shù)字正射影像圖。

4 結(jié)語(yǔ)

無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)涵蓋了各個(gè)領(lǐng)域，尤其是在工程勘測(cè)中。在使用該技術(shù)時(shí)，必須嚴(yán)格按照既定流程進(jìn)行，更好地體現(xiàn)無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為中國(guó)大地測(cè)量技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。