无人机测绘数据处理关键技术及应用探究

发表时间:2020/10/23   来源:《中国建设信息化》2020年第14期   作者:乐平
[导读] 无人机测绘技术是将可视化技术与计算机应用结合起来,辅以其他的现代科学技术,形成的一种具有高灵活性、机动性的一类测绘技术。无人机测绘技术与传统测绘技术相比,测绘的精准度更高
        乐平
        杭州今奥信息科技股份有限公司  浙江省,杭州市311121
        摘要:无人机测绘技术是将可视化技术与计算机应用结合起来,辅以其他的现代科学技术,形成的一种具有高灵活性、机动性的一类测绘技术。无人机测绘技术与传统测绘技术相比,测绘的精准度更高,采取现代科技与计算机控制相结合的方式,使得其测绘的效率大大提高。同时,无人机测绘的工作成本低,应用范围广阔,灵活多变,是一种适合于大范围推广使用的一种测绘手段。
关键词:无人机;测绘数据处理;关键技术及应用
        前言
        科技的发展给工程测绘技术带来了更高的要求,测绘效率需要进一步提升的基础上也要提高数据的处理水平。新型测绘技术之一的无人机测绘应运而生,其测绘效率以及精度不但非常高,另外能够更好地完成数据梳理工作,使数据处理的效率得到大大提升,能够有效减少人工劳动地输出,本文主要分析了无人机测绘数据处理的关键技术并探讨了具体应用供参考。
        1无人机测绘的优势
        1.1数据处理的效率高
        无人机测绘相比于固有的测绘技术来说,其能够对采集到的数据实行快速的处理,同时回传图像的分辨率也能够满足相关行业的需求。当前无人机测绘所得图像的分辨率已经能够达到各类载客飞机所需要的标准。
        1.2操纵灵敏
        无人机自身便拥有灵敏度高的特性,而这一点也展现在了无人机测绘技术之上,其能够在较低的高度持续飞行,这样便予以了工作人员充足的操纵空间,同时其对于起飞以及降落的场地都没有相应的要求,在测绘时工作人员能够自由的采取各种方式起飞以及下降,另外无人机内部的零构件的组成也十分简洁,可以轻易地对携带的设施做出组装以及拆卸,拥有较高的灵活度。
        1.3工作效果好
        由于无人机测绘的技术特点,其能够显著的增强测绘工作的效果,同时还可以用于各种地形的测绘之中,操纵过程也十分的便捷,可以按时、按质的完成各类测绘工作。除此之外,通过无人机测绘还可以实时采集被测地区的各类图像,从而能够及时地为工作人员带来所需要的参考依据,以此来确保工作效果。
        2无人机测绘数据处理关键技术
        2.1相机校验
        进行无人机测绘时,非测量相机的测绘是一个必不可少的环节。但鉴于相机的主距坐标是未知的,同时像主点的坐标也是无法直接获取的,因此相机测绘得到的数据存在较大误差,需要在后续的数据处理中通过检校技术进行完善。产生误差的主要原因包括相关工作人员不清楚相机主距以及相机中心的具体坐标,导致在操作过程当中不能根据影像对坐标进行合理的科学判断,进而影响数据处理效果;相机的镜头存在不标准的畸变差,进而导致测量点出现不同程度的结果误差,进而影响到测绘结果的准确性。
        2.2 DOM生产
        DOM是数字正射影像技术的简称,主要是借助于航空拍摄得到具体相片,在后续进行数字微分处理。除此之外,相关工作人员还要根据实际图幅范围,进行合理的剪裁操作,最终得到DOM影像集。从DOM应用过程中能够看出,不仅能够将地图几何精度提升,同时也能将影像特征呈现出来。DOM生产是无人机测绘数据处理中的最为关键的技术,具体操作内容包含以下几方面:DEM数据处理、航拍影像纠正处理和影像匀光匀色处理等等。其中,对DOM生产质量影响最大的过程当属DEM数据处理,工作人员应提升对该项操作的关注度。更为重要的是,在DOM生产过程中,由于人工操作量较大,为了避免误差出现,实际生产时需要避免人工建筑的影响,强化DOM生产精度。


        2.3 DEM生产
        除了DOM生产之外,实际无人机测绘数据处理还会涉及到很多DEM生产。所谓DEM生产,主要是指数字高程模型,将有限地形高程数据信息表示出来,从而为后续地面数字化建模处理操作提供充分条件。实际模型建立对后续DOM生产精度同样会产生影响。更为重要的,DEM生产的执行,整个无人机测绘系统虽然已经实现了自动化匹配操作,但实际区域实物地形存在明显的复杂性和多样性特点,再加上人工建筑影响,相关工作人员想要提升DEM生产精度,人工编辑工作的执行必不可少,这也是对原始航拍相片纠正处理的前提条件,最终与具体的规范要求相符。
        2.4动态PPK与惯性INS技术
        在无人机测绘数据采集过程中,由于该技术自身特点,使得存在些许误差,主要误差有拍摄照片存在像点位移和高程扭曲偏差。这是由于无人机的体重较轻,飞行时姿势不稳定,使得拍摄时的位置与预期位置不一致。这会影响后续成果的精度。因此,在使用无人机测绘技术时,要对其飞行位置进行实时的监测和记录。
        而解决这一问题的技术便是INS技术,INS即惯性导航系统,同时又被称为惯性参考系统。这是一种先进的自动导航系统,它既不需要外部的信息对其进行实时的命令指引,也不会对外辐射能量。它的原理较为简单,利用惯性空间中的力学规律,使用陀螺仪、加速器对运动过程中的旋转的角度以及运动的加速度进行计算和记录,同时可根据坐标系统的旋转变化来进行运动轨迹及位置进行分析。通过对相关数据进行分析,可收集到无人机实际飞行速度、状态,及飞行姿势和相对位置等信息。
        PPK技术即为动态后处理技术,也是无人机测绘技术中数据处理的一个至关重要的技术。它主要借助载波相位的方式对数据进行事后差分的处理,完成对所需测量对象的GPS定位。它的工作原理如下:首先,利用同步观测的基准站,完成对卫星的载波相位的初步的测量,将其数据发送给计算机,通过电脑对数据进行GPS的数据处理,然后对数据进行线性组合,形成一个理想状态下的载波相位预计值,对接收机之间相机位置进行初步的基础定位。然后再通过坐标转换,获得流动站在实际坐标体系中的坐标。
        2.5空中三角测量技术
        空中三角测量技术在无人机测绘技术方面有着不可替代的作用,它又被称之为空三加密技术,它主要利用航摄相片中摄影技术与所摄目标逐渐形成的空间几何关系,同时结合像片的控制点位置,将待求区域外的方位元素计算出来。现阶段的使用过程中,GPS/IMU 辅助空中三角测量是较为普遍的一种空三加密技术。
        在数字测绘产品生产过程中,空中三角测量是十分重要的一项工作。它与产品的实际精度和准确度有着紧密地联系。该项工作的测绘方法主要包括像点匹配、平差以及控制电测等。像点匹配作为第一个环节,是由软件实施,但工作人员需要提前设置好参数,做好有关的预处理工作。在测绘中,无人机实际的航飞影像像幅较低,同时实际的飞行初始位置与理想状态的偏差对结果也会产生一定影响。在测绘的实际过程中引入GPS/IMU,就会发现较多的粗差点。科学的结合迭代算法以及像点的匹配算法,可以发现测绘技术的人为迭代的概念和思路。
        结束语
        总之,无人机会测数据处理关键技术的不断更新优化,可以更好的提高无人机测绘工作的效率以及结果的精度,更好地实现了全天候作业。在实际应用过程当中,由于无人机的使用特点,导致数据容易出现失真或者不完整的质量问题,相关工作人员需要尽可能的结合无人机应用的实际情况来进行技术的完善,更好的发挥出无人机测绘数据处理技术的优势,促进我国经济与社会的不断前进发展。
        参考文献
        [1]熊超杰.无人机测绘数据处理中的关键技术及产品应用[J].黑龙江科学,2019,10(12):78-79.
        [2]王敬泉,孙琦,王春光.无人机测绘数据处理关键技术及应用探究[J].工程建设与设计,2018(22):266-267.
        [3]林黎明.无人机测绘数据处理关键技术及应用探究[J].工程建设与设计,2018(18):261-262.
        [4]孙博.无人机测绘数据处理关键技术及应用[J].居舍,2018(16):185.
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