胡盛江

（中國(guó)人民解放軍32017部隊(duì)，西藏拉薩，850000）

0 引言

測(cè)繪工作是現(xiàn)階段各項(xiàng)工程開展的必要工作之一，比如道路工程、礦場(chǎng)建設(shè)、環(huán)境工程中均會(huì)涉及測(cè)繪工作。就測(cè)繪工作的具體分析來(lái)看，其包括兩個(gè)方面，首先是測(cè)量，測(cè)量的目的是為了獲取區(qū)域數(shù)據(jù)，包括巖體結(jié)構(gòu)的基本數(shù)據(jù)、水文狀況數(shù)據(jù)、自然地理數(shù)據(jù)等。其次是工程圖的繪制?；跍y(cè)量獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行工程實(shí)施的相關(guān)分析，繪制出能夠全面展現(xiàn)區(qū)域具體情況，可以為施工提供幫助和指導(dǎo)的地理環(huán)境圖或者是施工圖，這樣，相應(yīng)工作的開展實(shí)效性會(huì)顯著提升。

1 無(wú)人機(jī)測(cè)繪的價(jià)值和突出優(yōu)勢(shì)

基于當(dāng)前測(cè)繪實(shí)踐中的無(wú)人機(jī)利用做具體分析，其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)突出表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）無(wú)人機(jī)能夠有效的突破人為活動(dòng)的區(qū)域條件顯著，獲得更加準(zhǔn)確、可靠的測(cè)繪數(shù)據(jù)[1]。比如在環(huán)境測(cè)繪實(shí)踐中，受地形的影響，一些比較險(xiǎn)要的地理地貌區(qū)難以人為獲得測(cè)繪數(shù)據(jù)，此時(shí)利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行測(cè)繪，可以有效的解決此難題，獲得更加真實(shí)的數(shù)據(jù)信息。（2）無(wú)人機(jī)在工作實(shí)踐中能夠突破諸多限制因素，實(shí)現(xiàn)測(cè)繪效率的顯著提升。在測(cè)繪工作實(shí)踐中，天氣狀況、人員自身的精神狀態(tài)等均會(huì)影響測(cè)繪實(shí)踐，利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行測(cè)繪，因?yàn)槭菣C(jī)器測(cè)繪，所以天氣狀況對(duì)其的干擾明顯減弱，人員問(wèn)題導(dǎo)致的不能連續(xù)性測(cè)繪問(wèn)題也可以實(shí)現(xiàn)解決，如此一來(lái)，測(cè)繪的實(shí)際效率實(shí)現(xiàn)了明顯的提升[2]。（3）無(wú)人機(jī)測(cè)繪的實(shí)際質(zhì)量相比于過(guò)去的人工測(cè)繪有了顯著的提高。無(wú)人機(jī)測(cè)繪在數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中使用了多種先進(jìn)的技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理速度的加快，數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性、全面性等也有了非常顯著的提升。

2 無(wú)人機(jī)測(cè)繪數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)

無(wú)人機(jī)測(cè)繪在當(dāng)前工作實(shí)踐中的價(jià)值突出，所以需要對(duì)無(wú)人機(jī)測(cè)繪的具體應(yīng)用以及關(guān)鍵技術(shù)做分析與討論。實(shí)踐表明無(wú)人機(jī)測(cè)繪的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮和數(shù)據(jù)處理技術(shù)有顯著的關(guān)系，所以需要對(duì)無(wú)人機(jī)測(cè)繪數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)做分析與明確，這樣，技術(shù)應(yīng)用專業(yè)性和規(guī)范性會(huì)更加的突出，其價(jià)值發(fā)揮也會(huì)更加的徹底。以下是基于實(shí)踐總結(jié)的無(wú)人機(jī)測(cè)繪數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)的分析。

■2.1 相機(jī)檢校

所謂的相機(jī)檢校具體指的是相機(jī)的檢查和校準(zhǔn)。就無(wú)人機(jī)測(cè)繪來(lái)講，其會(huì)搭載非量測(cè)相機(jī)，相機(jī)主距 f 和像主點(diǎn)在相片中心坐標(biāo)系里的坐標(biāo)未知，根據(jù)影像無(wú)法直接量測(cè)以像主點(diǎn)為原點(diǎn)的坐標(biāo)，所以需要進(jìn)行內(nèi)定向。在實(shí)踐中，比較常用的相機(jī)檢校方法主要有三種，分別是試驗(yàn)場(chǎng)檢校法、自檢校法和基于多像滅點(diǎn)的檢校方法。就這三種方法的具體利用來(lái)看，試驗(yàn)場(chǎng)檢校法的成熟度比較高，應(yīng)用也非常廣泛，其靈活性也比較的突出，但是整體效率表現(xiàn)比較低。相比于其他的兩種檢校方法，基于多像滅點(diǎn)的檢校方法可變焦鏡頭的標(biāo)定，算法復(fù)雜結(jié)果更加精確，圖1表示的是基于多像滅點(diǎn)的檢校方法的基本原理，離滅點(diǎn)越近，體型越大。

圖1 基于多像滅點(diǎn)的檢校方法的基本原理圖

■2.2 PPK和INS

PPK技術(shù)即動(dòng)態(tài)后處理技術(shù)，其是利用載波相位進(jìn)行事后差分的 GPS 定位技術(shù)。PPK技術(shù)和傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行比較有非常突出的優(yōu)勢(shì)（見表1），INS 即慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，其是一種不依賴于外部信息，也不向外部輻射能量的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)的應(yīng)用能夠準(zhǔn)確的記錄無(wú)人機(jī)拍攝照片時(shí)的位置以及具體的姿態(tài)，這對(duì)于最終的結(jié)果處理和分析有突出的指導(dǎo)價(jià)值。

表1 PPK技術(shù)和傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)對(duì)比

■2.3 空中三角測(cè)量

對(duì)空中三角測(cè)量做分析，其主要包括的內(nèi)容有三項(xiàng)，分別是像點(diǎn)匹配、控制點(diǎn)測(cè)量和平差。就像點(diǎn)匹配的具體實(shí)現(xiàn)來(lái)看，其關(guān)鍵是軟件自動(dòng)完成參數(shù)設(shè)置。分析一般的無(wú)人機(jī)影像會(huì)發(fā)現(xiàn)其像幅小，初始姿態(tài)的參數(shù)誤差比較大，所以即使引入了GPS/IMU ，依然會(huì)有部分粗差點(diǎn)的出現(xiàn)?；谙顸c(diǎn)匹配算法當(dāng)中的迭代算法啟發(fā)使用“人為迭代”，在初次空三加密完成后得到外方位元素，并將外方位元素作為POS 數(shù)據(jù)應(yīng)用到空三加密實(shí)踐中，這樣，像點(diǎn)匹配能夠明顯的提升整體的匹配精度[3]。在進(jìn)行控制點(diǎn)測(cè)量的時(shí)候需要先對(duì)周圍的4個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行平差，至于其他的控制點(diǎn)，可以利用預(yù)測(cè)功能進(jìn)行位置的快速尋找，從而達(dá)到測(cè)量的目的。為了保證控制點(diǎn)測(cè)量的準(zhǔn)確性，需要由專業(yè)人員和另一位專業(yè)人員進(jìn)行檢查。在計(jì)算的過(guò)程 中應(yīng)用控制點(diǎn)，空三加密的精度能夠被有效提升。在測(cè)量工作結(jié)束之后進(jìn)行最終的平差解算，最終能夠獲得比較合適的權(quán)值平差。圖2所描述的是算法迭代的過(guò)程形象。

圖2 算法迭代的過(guò)程形象圖

■2.4 DEM生產(chǎn)

DEM即數(shù)字高程模型，其指的是通過(guò)有限的地形高程數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)地面地形的數(shù)字化模擬，其對(duì)地形特征表示有重要的意義。對(duì)無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量生產(chǎn)DEM的具體過(guò)程進(jìn)行分析，其需要在空三加密的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)原始攝像的重新采樣生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)影像系統(tǒng)和三維離散點(diǎn)的自動(dòng)匹配，由此得到DSM，然后在濾波的基礎(chǔ)上得到DEM。

■2.5 DOM生產(chǎn)

DOM即數(shù)字正射影像，其指的是對(duì)航空(或航天)相片進(jìn)行數(shù)字微分糾正和鑲嵌，按一定圖幅范圍裁剪生成的數(shù)字正射影像集。它是同時(shí)具有地圖幾何精度和影像特征的圖像。對(duì)DOM主要的過(guò)程進(jìn)行分析可知其主要包括：在空三加密的基礎(chǔ)上進(jìn)行DEM數(shù)據(jù)處理，具體包括了影像的勻光勻色處理、影像的糾正處理、DOM 鑲嵌處理和分幅裁剪處理。

■2.6 DLG和實(shí)景三維模型生產(chǎn)

DLG即數(shù)字線劃圖，其是與現(xiàn)有線劃基本一致的各地圖要素的矢量數(shù)據(jù)集，保存了各要素的空間關(guān)系信息和相關(guān)屬性信息。在無(wú)人機(jī)測(cè)繪實(shí)踐中，DLG生產(chǎn)主要包括了在空三加密基礎(chǔ)上恢復(fù)立體像對(duì)、立體采集、外業(yè)調(diào)繪和內(nèi)業(yè)編輯成圖幾個(gè)環(huán)節(jié)。實(shí)景三維模型屬于三維模型的范疇，與傳統(tǒng)人工建模不同的是其場(chǎng)景是實(shí)地真實(shí)反映。

3 無(wú)人機(jī)測(cè)繪數(shù)據(jù)產(chǎn)品的應(yīng)用

首先是在國(guó)土測(cè)繪方面的應(yīng)用。在國(guó)土測(cè)繪工作實(shí)踐中，利用無(wú)人機(jī)能夠迅速的對(duì)測(cè)繪區(qū)域的具體情況進(jìn)行獲取，利用獲取的信息開展國(guó)土資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作，并對(duì)土地的利用和覆蓋范圍進(jìn)行調(diào)查，實(shí)現(xiàn)土地利用狀態(tài)的更新以及土地應(yīng)用狀態(tài)特征的變化監(jiān)控，這樣，土地應(yīng)用規(guī)劃工作的具體開展會(huì)更加的科學(xué)[4]。

其次是在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的利用。無(wú)人機(jī)在應(yīng)用過(guò)程中能夠高效、快速的獲取高分辨率的航空影像資料，基于影響資料的對(duì)比分析可以對(duì)測(cè)區(qū)環(huán)境污染現(xiàn)狀進(jìn)行分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)污染的監(jiān)測(cè)和控制。不僅如此，利用無(wú)人機(jī)獲取的資料還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)海洋以及濕地生態(tài)系統(tǒng)的污染分析與監(jiān)測(cè)，這對(duì)于及時(shí)、準(zhǔn)確的獲取地方生態(tài)環(huán)境污染資料，為區(qū)域制定污染控制計(jì)劃有突出的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

最后是應(yīng)急救災(zāi)方面的應(yīng)用。無(wú)人機(jī)測(cè)繪在應(yīng)急救災(zāi)方面的價(jià)值是非常突出的。以地震為例，在震后，震區(qū)會(huì)出現(xiàn)余震或者是其他的地質(zhì)災(zāi)害，如果不能在準(zhǔn)確信息基礎(chǔ)上施救，很可能導(dǎo)致救援隊(duì)伍陷入危險(xiǎn)之地，而傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)在混亂的震區(qū)無(wú)法發(fā)揮其應(yīng)有的價(jià)值，且震區(qū)具體信息的獲取又比較急，所以需要使用能夠快速獲取準(zhǔn)確信息的測(cè)繪手段。無(wú)人機(jī)能夠突破各種限制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的獲取，這能夠?yàn)檎饏^(qū)具體情況分析提綱參考，能夠?qū)仍?jì)劃實(shí)施的制定提供有效幫助?？偨Y(jié)實(shí)踐可知，在2008年的汶川地震和2017年的九寨溝地震救援工作和震后重建工作實(shí)踐中，無(wú)人機(jī)測(cè)繪均發(fā)揮了突出的價(jià)值。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，無(wú)人機(jī)測(cè)繪在現(xiàn)階段的測(cè)繪實(shí)踐中有著非常顯著的應(yīng)用，發(fā)揮了突出的價(jià)值，分析研究無(wú)人機(jī)應(yīng)用實(shí)踐中的相關(guān)技術(shù)，這于無(wú)人機(jī)的專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用有顯著的幫助。文章分析無(wú)人機(jī)測(cè)繪的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)以及數(shù)據(jù)處理實(shí)踐中的關(guān)鍵技術(shù)，并討論其具體應(yīng)用，目的是要指導(dǎo)無(wú)人機(jī)測(cè)繪的專業(yè)化應(yīng)用。