无人机航测在地形数据采集中的应用 牟宇

发表时间:2020/9/23   来源:《基层建设》2020年第15期   作者:牟宇 陈国强
[导读] 摘要:无人机使用时不光精准度高,而且能够快速的响应,可操作空间大并且成本也不高。
        浙江华东测绘与工程安全技术有限公司  浙江杭州  310015
        摘要:无人机使用时不光精准度高,而且能够快速的响应,可操作空间大并且成本也不高。作为地形数据采集中的重要技术方法之一,无人机低空摄影测量具有传统测绘手段无法比拟的技术优势,因此在实际应用中必须采取有效的技术措施提升整体效果。基于此,本篇文章对无人机航测在地形数据采集中的应用进行研究,一个供参考。
        关键词:无人机航测;地形数据采集;应用
        引言
        随着我国无人机等新型技术的发展成熟,以无人机作为航测平台,能够有效减少复杂地形及构筑物对地形图测绘工作的影响,同时还能够对原本难以有效施测的遮挡盲区进行航测拍摄,从而全面高效完成测区数据的收集处理分析
        一、无人机航测系统分析
        无人机航测系统主要是利用GPS差分定位技术、摄影测量技术、通信技术和无人机技术等,通过对测量目标区域中的资源和土地以及环境等进行拍摄,提取所需信息,随后针对拍摄得到的数据信息进行实时分析处理,创建应用模型,实施系统分析。无人机的管理操作较为简单,无需耗费大量财力物力来培养操作人员,此外因为无人机维护简单,降低了运营成本。因为影响数据采集中的无人机主要是以低空飞行为主,所以也减少了成本支出。
        二、无人机航测技术特点
        (一)无人机测绘范围比较广
        无人机利用其飞行功能可以实现高空不同角度和不同距离的大范围的航测,能够很好的对大范围、大空间区域进行信息监测、采集,实现了传统人工没有办法完成的多角度测量工作。并且,无人机测绘还可以对小范围、地空间区域进行作业,灵活,多变满足不同要求范围的测量工作,同时还能够完成实时移动拍摄,通过自身携带的摄像机还可以进行数据传输对测量的物体进行3D立体图模拟,为测绘工作人员提供更加清晰、真实的测绘信息,为测绘工作很大便捷。
        (二)工作周期强
        一般情况下,无人机在日常维护状态下依然能够运行进行相关数据的采集,与传统的测绘相比无人机航测技术工作周期更强,如此一来在很大程度上提高了基层测绘工作的整体工作效率。另外,无人机在运行过程中,有强大的各种系统作为后盾提供了技术支持,所以,无人机航测技术能够更好地推进基层测绘工作的有效展开,有效保证基础地理信息的采集、整理、分析的综合性和周期期性。
        (三)能够收获精确数据
        遥感摄影技术拥有较高的分辨率,能够获得比较准确的信息数据。近几年发展中,随着科技水平的提升,为无人机的发展奠定了良好基础,而拥有高分辨率的数字成像设备也能够帮助无人机精确采集相关数据信息。无人机在进行航测的过程中,可以严格按照指定航线进行飞行监测,为此通过对飞行高度进行控制,结合清晰的成像设备,能够得到一种具有较高精确度的影像信息,应用到地形数据采集当中,可以收获准确的测量结果。
        三、无人机航测在地形数据采集中的应用流程
        (一)航线设计
        由在使用无人机的时候,一开始需要按照国际上通用标准设计的相关规定,这样做的目的是要把无人机作为遥感平台。当开始进行航空的立体成像时,选用的无人飞机需要将相机沿飞行线(或条带)进行垂直航空摄像。因为在实际测绘中一般多选用航空像片的立体像对,所以一次成功的飞行,需要航向重叠达到80%,旁向重叠达到70%。像片的重叠的意义在于,在相隔一定的范围内的不同的位置拍摄同一各目标时会存在视差,这样就构成了立体像对,并能够进一步的获得立体模型。最终运用一些内业的数字测图软件绘制成高精度地形图。


        (二)无人机航测控制点的合理布设
        在应用无人机航测技术进行地形数据采时,首先需要合理布设无人机航测的控制点。在布设控制点时应结合测区的实际地形条件以及地形数据采任务的具体要求来合理选择控制点的位置,并科学确定控制点的设置数量,以确保无人机能够高效地完成图像数据的采集。同时,在设置无人机航测的像控点时还应充分考虑既有航线以及不规则网等因素,当控制网为不规则形状时,应考虑其端点四周的双点特征等因素,避免由于像控点设置不合理影响无人机航测影像数据采集的精度和全面性。当待测区域地形条件比较复杂,无法选择明确的像控点目标时,最后在设置高程点时也可以选择小型目标,并通过分段拟合方式来实现局部检验的目的,从而在保证准确获取物体顶点以及交点位置信息的基础上提高影像采集的清晰度,为后续的地形数据采集工作奠定良好的基础。
        (三)外业测图和成果检查
        外业调绘,即针对打印后的地图实施外业调绘,严格遵守国家制度标准执行,针对航测后形成的成图实施测绘修补,随后对相关数据信息进行重新修改,为了进一步提升航拍构图的精确性,需要进行有效处理。为了进一步提高测量图的精确性,可以在目标区域内寻找以120个比较突出的地物标志,实施精确校准,把点位误差控制在0.5m以下,使其能够满足相应的设计需求。
        (四)业空中三角测量
        工业空域包括三个主要领域:测量控制、测量实现、加密图像以及实时选择合适的天气条件,以减少天气条件对测量图像质量的影响。由于无人机攻击是智能的和数字化的,因此通过收集地面数据、调整无人机高度和调整焦距以防止未经授权接触空中物体,减少了对常规劳动力的依赖。加密映像控制可自动修复系统故障,并减少设备因素导致的数据泄漏。
        (五)高精度加密计算
        无人机航测宽度具有一定的限制要求,在此次设计中,无人机主要飞行四个架次,而且需保证各个飞行航线测量结果的准确性。无人机自带精确的摄影装备,但通过对飞行高度进行合理控制能够进一步提升影像效果。在航测中还应该尽量选择在较好的天气状态下进行,可以获得更为准确的信息。
        (六)航测数据的处理分析
        在应用无人机航测技术对地形图进行测绘时,需要对数据信息进行科学的处理。首先,要合理选择无人机获取的航测影像,并对控点图像进行筛选分组处理,在各组次中均应保证有照片6张,且应将影像信息输入到模型中。然后由建模软件系统自动完成影像信息的处理,并将最高精度的图像挑选出来,同时还要对像控点中的刺点数据进行处理。其次,应利用点云加密以及空三解算等方法来计算数据信息。目前在无人机航测中可以自动完成空三加密处理,并利用计算机自动筛选超限点位。同时还可以根据不同的测绘要求通过人工方式来确定点位密集度,并根据点位显示状态的不同来分别呈现不同类型目标对象的三维模型。这种空三加密方式能够更好地满足复向地形条件下的数据加密处理要求,能够进一步提高数据获取的自动化水平以及处理效率。
        结束语
        综上所诉,随着我国测绘技术的不断发展,无人机航测技术得到了越来越广泛的应用,特别是在地形图的测绘工作中,通过无人机航测技术的应用有效地提高了数据采集的全面性和时效性,提高了数据处理分析的效率,极大减轻了外业工作强度。今后要不断总结无人机航测技术的应用经验,大胆进行技术创新,进一步扩大无人机航测技术的应用范围。
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