李榮勝

北京京昌工程測繪技術(shù)有限公司 北京 100000

就國內(nèi)而言，航拍技術(shù)在軍事開發(fā)、礦山開采等領(lǐng)域使用廣泛。目前，在航拍測繪工作中，無人機(jī)航拍測繪技術(shù)日趨完善，所獲成果也是非常優(yōu)異。它在使用中表現(xiàn)出了比較顯著的優(yōu)點，不但反應(yīng)非常快，時間效率也很高。由于具有上述優(yōu)勢，因此，在地理信息系統(tǒng)中得到了廣泛的推廣和使用，推動了航空攝影測量技術(shù)的發(fā)展，推動了我國測繪技術(shù)的發(fā)展。

1 無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)概述

1.1 數(shù)據(jù)分辨率高

在無人機(jī)使用中，包括動態(tài)GPS定位、低空飛行、低空攝影等多種技術(shù)，與常規(guī)的測量技術(shù)相比，在圖像分辨率上有了極大的提高，可以實現(xiàn)毫米級別。同時，無人機(jī)航拍技術(shù)的使用，也能有效地消除由于人工因素造成的誤差，從而得到更大的發(fā)展。

1.2 數(shù)據(jù)獲取率高

與其他制圖方法相比，無人機(jī)航拍技術(shù)能夠大大降低制圖過程中所需的資料采集周期，確保在極短的時間里即可獲得精確的制圖結(jié)果。無人機(jī)航測技術(shù)是基于遙測遙控技術(shù)、 GPS定位技術(shù)和通信技術(shù)等的一種新型技術(shù)，具有操作簡便、數(shù)據(jù)精度高和適用范圍廣等優(yōu)點，極大地提高了數(shù)據(jù)收集效率，具有更加廣泛的應(yīng)用前景。

1.3 反應(yīng)速度快

無人機(jī)航拍主要用于低空，所以對氣候和地形沒有太多的要求，只要滿足了基礎(chǔ)的路況條件，就能實現(xiàn)了無人機(jī)的起降。與此同時，在采集的同時，無人機(jī)也能探測到人工無法探測到的范圍，從而將探測范圍擴(kuò)大到數(shù)百平方公里。

1.4 社會經(jīng)濟(jì)效益好

無人機(jī)航攝技術(shù)包括網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等多項關(guān)鍵技術(shù)，加之其總體使用費用相對低廉，能夠更加便利和快速地獲得航拍資料，從而推動了經(jīng)濟(jì)效率的提高。此外，通過在低空中的飛行，可以獲得更大的航拍圖像，從而可以提高測繪效率，縮短測繪周期，優(yōu)化測繪成果，從而為現(xiàn)代測繪技術(shù)的穩(wěn)步發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

圖1 無人機(jī)航空攝影測量

2 無人機(jī)航空攝影測量在地形圖測繪中的現(xiàn)狀

無人機(jī)航空攝影測量，是一種全新的測繪手段。當(dāng)前，無人機(jī)航拍是其中最具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N，對促進(jìn)科技進(jìn)步，實現(xiàn)“數(shù)字城鎮(zhèn)化”的發(fā)展有著重要意義。就當(dāng)前的航空影像測量而言，它的使用范圍非常廣闊，因為它的速度較快，測量精度很高，能夠隨著各種情況的變化而變化它的形式和方向，在工程測量和其他有關(guān)的領(lǐng)域中都有著重要的意義。目前，隨著我國的快速發(fā)展，城市化的速度也在持續(xù)提升，許多城市在進(jìn)行地區(qū)規(guī)劃、水利布局等工作時，都需要對其地貌進(jìn)行詳細(xì)的研究，因此，對有關(guān)資料的要求也就變得更高，對資料的要求也變得更高。利用高精度的無人機(jī)航拍技術(shù)，將其與測繪系統(tǒng)中的數(shù)字測繪系統(tǒng)相配合，可大大降低測繪過程中的后期資料分析和加工難度，從而大大改善測繪結(jié)果。

圖2 無人機(jī)航空攝影測量內(nèi)外業(yè)一體化

采用無人機(jī)航拍技術(shù)，可獲得大量的信息，使信息采集數(shù)量的增長，更能適應(yīng)實踐發(fā)展的需要。無人機(jī)航測技術(shù)因其靈活性強(qiáng)、費用低、運行方式簡便等特點，在我國的測繪業(yè)中發(fā)揮著日益重要的作用。在施工階段，對施工階段的施工質(zhì)量有很大的要求，因此，要保證施工階段的精度是非常重要的。由于無人機(jī)航拍具有較高的費用，因此，對這項技術(shù)進(jìn)行深入的分析和研究，進(jìn)而促進(jìn)無人機(jī)航拍在地形圖繪制中的應(yīng)用[1]。

3 無人機(jī)測量技術(shù)的影響因素

3.1 DOM工藝

DOM工藝的主要應(yīng)用是在無人機(jī)航拍結(jié)束以后，對其數(shù)字化照片和各環(huán)節(jié)的效果進(jìn)行采樣，并對其變形進(jìn)行校正，提高效果的標(biāo)準(zhǔn)。DOM工藝的實施也是依賴于無人機(jī)低空拍照來采集信息和數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)內(nèi)定向、相對定向、絕對定向三種定向，然后對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行正射矯正和圖像拼接，從而得到最后的DOM結(jié)果。在目前階段，DOM工藝在航空拍照測量中，主要的運用就是對測量圖像進(jìn)行控制，通過將圖像數(shù)據(jù)和信息數(shù)據(jù)進(jìn)行有機(jī)融合，并與空中三角測量技術(shù)一起，對具體的測量結(jié)果展開研究，從而得到所測量區(qū)域的真實特點，從而實現(xiàn)對有關(guān)信息的處理和反饋。此外，在進(jìn)行實際測量時，還要注意基本控制點的位置的選取，盡量減少由于對控制點的測量誤差而對總體地形圖繪制工作的影響[2]。

圖3 DOM技術(shù)具體操作流程示意圖

3.2 空中三角測量技術(shù)

在進(jìn)行無人機(jī)航拍的時候，空中三角測量技術(shù)也是最常用的技術(shù)，它的實現(xiàn)是利用相應(yīng)的航空數(shù)字?jǐn)z像設(shè)備來進(jìn)行整個地形圖的測量。在這種條件下，為了更好地保證觀測工作的可靠性，必須加大對空中三角法的運用力度?？罩腥切螠y繪技術(shù)的重要作用是確保地理信息系統(tǒng)的工作在某種程度上達(dá)到了一個科學(xué)的程度，進(jìn)而達(dá)到了對地理信息系統(tǒng)進(jìn)行信息處理的目的。另外，在完成了相關(guān)的繪制步驟后，還需對其細(xì)節(jié)進(jìn)行深入的分析，從而有效的確保測量數(shù)據(jù)與繪制地點能夠一一匹配，最大程度保證測量工作參數(shù)數(shù)據(jù)與地形圖繪制比例的完善，從而滿足測繪工作發(fā)展的總體需求。從這一點可以看到，要使空中三角測量技術(shù)最大限度地起到關(guān)鍵的作用，必須強(qiáng)化對具體的控制，從而促進(jìn)整個測繪工作的發(fā)展。

3.3 數(shù)字劃線圖技術(shù)

數(shù)字劃線圖技術(shù)的實現(xiàn)是以全數(shù)字?jǐn)z影測量作為依據(jù)，在對應(yīng)的工作站上進(jìn)行一套的測試操作，最終與特定的操作方法相配合，來實現(xiàn)對測試的成果的轉(zhuǎn)化。它的技術(shù)關(guān)鍵在于以下幾個問題：第一，在進(jìn)行測繪的時候，要盡可能地保持資料的精確性，并要構(gòu)建相關(guān)的資料建模來保障數(shù)字線劃圖的工作的品質(zhì)，同時還要強(qiáng)化對人工的控制，以保證資料和影像的一致。此外，利用自動化互動方式保證工作過程的有條不紊地進(jìn)行，達(dá)到提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，有效地控制錯誤的目標(biāo)；其次，在成圖工作開展前，還必須對不同的圖像要素采用特定的色彩，編碼來確定它們的位置；第四，測繪工作的進(jìn)行對專業(yè)人才的專業(yè)化程度也有了一定的需求，所以要在強(qiáng)化技術(shù)訓(xùn)練的同時，適當(dāng)?shù)亟鉀Q有關(guān)的不良影響，保證測繪資料的精度和完整[3]。

3.4 無人機(jī)補測技術(shù)

在無人機(jī)地面測量中，除上述所述技術(shù)之外，無人機(jī)補測技術(shù)也是非常關(guān)鍵的一項技術(shù)，它可以用補測的方法來達(dá)到測量工作的有關(guān)要求。在進(jìn)行地理地圖的繪制的過程中，需要對測量的范圍進(jìn)行詳細(xì)計劃，并對其進(jìn)行內(nèi)部的參數(shù)調(diào)節(jié)，對于一些人工無法到達(dá)的范圍，可以使用無人機(jī)進(jìn)行繪制，這樣可以保證數(shù)據(jù)的精度和時效性。在這一環(huán)節(jié)中，若有錯誤，則必須從頭再來，這樣必然會導(dǎo)致工作的重復(fù)和資源的消耗；利用無人機(jī)進(jìn)行補點觀測，既能確?？傮w測繪工作的品質(zhì)，又能節(jié)約人力和時間。但無人機(jī)補測技術(shù)的使用也有其弊端，即會影響到測繪工作的可視化。針對上述問題，本項目提出采用手動輔助觀測的方式，強(qiáng)化對UAV觀測過程的控制，以保證觀測結(jié)果的準(zhǔn)確性。應(yīng)當(dāng)指出，在進(jìn)行成圖時，必須對預(yù)先設(shè)定好的參量進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)定，以使成圖結(jié)果具有科學(xué)性和合理性。

4 無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)的實際應(yīng)用

隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快，尤其是在中心城區(qū)及其周圍的建筑用地，其大規(guī)模、高精度、高分辨率的地形圖信息必須得到及時的及時更新。而無人機(jī)航拍測量技術(shù)的使用就可以解決這一問題，并通過對DSM的自動對比，獲得了在不同的時間點上的DSM檢測結(jié)果，并與DOM進(jìn)行套合，從而獲得最后的檢測結(jié)果。在一個城市的發(fā)展中，不可避免地會發(fā)生一些突發(fā)的事情，而要將它們妥善地解決，一個關(guān)鍵的條件就是要擁有精細(xì)、準(zhǔn)確、直觀的影像資料，并且要保證數(shù)據(jù)的有效性和實時性。而無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)可以為城市緊急任務(wù)提供所需的測繪數(shù)據(jù)，因為其具有速度快、靈活性強(qiáng)，并且將無線通信、計算機(jī)以及3S技術(shù)等各種先進(jìn)技術(shù)相融合，因此可以在最快的速度為城市緊急任務(wù)提供高效的測繪數(shù)據(jù)。

相對于常規(guī)的測繪方法，無人機(jī)具有其自身的優(yōu)越性，因此，無人機(jī)航拍測繪技術(shù)具有很大的發(fā)展?jié)摿?。近年來，無人機(jī)成圖技術(shù)在我國的運用越來越普遍，本文就筆者在實踐中的一些體會，做如下幾點探討。

4.1 實際工程

以一個具體的工程工作舉例，有一個風(fēng)場地區(qū)地形圖繪制的項目，該項目的面積大概為5km2，經(jīng)過實地踏勘之后，我們看到，該項目的地勢非常的好，雖然不太健全，但是有很多的農(nóng)田道路，這對于進(jìn)行外業(yè)早期像控點的布置和后續(xù)的調(diào)繪工作非常有利。工作人員根據(jù)乙方的要求，選擇了1:2000比例尺的目標(biāo)，對該項目的區(qū)域范圍進(jìn)行了測量。在實施過程中，我們要嚴(yán)格遵循國家法規(guī)、行業(yè)法規(guī)，并將其運用到無人機(jī)航空照相中，從而有效地提升了測量的工作效率，測量的準(zhǔn)確度，從而提升了項目的品質(zhì)。

4.2 空中三角測量分析

在制定空中三角形的測繪計劃時，必須做好各種預(yù)備工作。本文介紹了兩種可供選用的計算機(jī)制圖技術(shù)，即：UAV家庭照相綜合制圖系統(tǒng)和PAT-B波束法調(diào)整軟件。計劃完成之后，就是要把精力放在如何改進(jìn)工作上。在進(jìn)行數(shù)據(jù)的制作時，工作人員要進(jìn)行格式的標(biāo)準(zhǔn)化，可以將全部圖像都轉(zhuǎn)化為jpg格式，需要考慮到需要選擇的攝像機(jī)，要根據(jù)具體的條件來選擇合適的攝像機(jī)。我們需要對現(xiàn)實中的狀況有所認(rèn)識，因為種種因素，無人機(jī)并沒有裝備有專門的照相機(jī)，因此會產(chǎn)生一些畸變差也是很常見的，特別是在圖片的邊緣，很可能會產(chǎn)生一些邊緣畸變，因此需要一個專門的處理程序。對已完成的照片和資料必須要按時、精確的輸入，要設(shè)置精確的參數(shù)，確保軟件能夠?qū)崿F(xiàn)自動導(dǎo)向。這樣可以清晰地顯示出在測定時的航跡偏差，并且因為有了自動定位技術(shù)，所以去掉多余的像素點非常容易，并且可以交叉進(jìn)行修改。在測試完畢之后，要對所獲得的結(jié)果進(jìn)行及時的處理，確保所獲得的結(jié)果與所需的結(jié)果相一致，并利用適當(dāng)?shù)能浖?，進(jìn)行好的數(shù)據(jù)分析。

4.3 數(shù)字線劃圖研究

在進(jìn)行數(shù)字化線劃圖的過程中，工作人員要利用太空遠(yuǎn)景全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站，利用CAD軟件對其進(jìn)行分析和處理，在輸出的過程中必須確保其模型與需求相一致。在測繪地圖的時候，工作人員應(yīng)該事先建立一個電子模式，也就是所謂的定位。因為工作的特點，內(nèi)部的測定會有很大的偏差，因此，工作人員應(yīng)該對其進(jìn)行及時的觀測，并對其進(jìn)行嚴(yán)格的操作，盡可能地減少其偏差。另外，在進(jìn)行測定時，要確保準(zhǔn)確的位置，構(gòu)成要素的差異，以及使用的線型和色彩都要講究。要想改進(jìn)工作，就必須加強(qiáng)員工的訓(xùn)練，增強(qiáng)員工的素質(zhì)，降低人為的誤差。

4.4 采集正射影像

在測量結(jié)束之后，要對其進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)分析，首先要對其進(jìn)行有效的收集，再利用軟件對其進(jìn)行加密，最后再將其導(dǎo)入到應(yīng)用中。工作人員首先要對資料進(jìn)行比對，再產(chǎn)生DSM，過濾過程不可忽視，對DEM的分析也要仔細(xì)。在產(chǎn)生正面圖像的時候，可以使用無人機(jī)和衛(wèi)星圖像整合的制圖技術(shù)，這樣可以極大的提高資料的精度，并且增加工作的效率。

5 結(jié)語

總之，利用無人機(jī)航拍觀測技術(shù)，可以有效提高地形圖信息的精確度和實時性，具有高效率、低成本、快速響應(yīng)等優(yōu)點，已成為當(dāng)前地形圖研究的熱點。所以，在今后的使用中，要繼續(xù)對無人機(jī)航拍測量技術(shù)進(jìn)行深入探討，同時要對目前在地貌繪制中出現(xiàn)的問題進(jìn)行有效的處理，為提高測量的精度和技術(shù)的應(yīng)用效果提供最大的依據(jù)。