探析无人机航空摄影测量技术在地形测绘中的应用_周韵芝.pdf

探析无人机航空摄影测量技术在地形测绘中的应用周韵芝(广东联合金地不动产评估勘测设计有限公司 广东省 韶关市 5 1 2 0 0 0)作者简介周韵芝(1 9 8 3年),女,汉族,广东清远人,学士学位,国土工程师、建筑工程测量助理工程师,毕业于桂林工学院,主要从事基准地价编制、土地整备、高标准农田建设规划设计、确权登记发证等工作。摘 要 地理信息采集工作当中最为重要的一项就是地形测绘,在实际地形测绘当中引入先进的科学技术,能获取精准的测绘信息,特别是运用无人机进行测量,对测量工作有很大的作用。由于很多因素的限制,地形测绘面临许多困难而无法有效地开展,而无人机航空摄影测量技术能够较好地解决这一问题。为解决地形测绘问题,本文以无人机测量地形为例进行研究,提出无人机航空摄影测量技术在地形测绘中的应用,以期为相关人员提供参考。关键词 无人机,测量技术,地形测绘 引言传统的地形测绘,由于地势、地形、恶劣天气等不良因素的影响,在测绘中通常会过多消耗人力物力,且成效并不理想。近几年来,随着无人机技术的不断提升,其相对于传统方法的低付出高回报且操作简单等优势,逐渐让人们发现并应用于实际测量工作当中。随着时间的推移,更多的无人机航空摄影测量技术被应用在地形测绘中,非常好地解决了以前无法解决的问题,而且在国家航空摄影领域注入了崭新的力量,成为我国航空摄影领域不可或缺的一个重要组成部分,使得国家航空摄影不断向更高的台阶迈进,并且还带动了社会的发展。该技术不仅仅为国家航空摄影领域注入了新的活力,而且还在农村土地规划上起着重要的作用。无人机航空摄影测量操作简单,对于农村各类资源匮乏,人工勘测困难且危险提供了一种有效的解决方法,使得农村地形勘测的工作变得更加高效且准确。1.无人机航空摄影测量的原理无人机航空摄影测量的工作过程中,测量技术的工作原理是:在进行测量前依据不同的实际情况来决定选择更加合适的飞行路线和飞行轨迹,起点和落点的设定,对无人机开始进行调配工作。根据每次工作不同的内容,设计尽量精简的线路,确保无人机能够消耗最小的成本,且能够捕捉和拍摄到本次工作所需要的视频、影像及资料。在对于本次的工作任务有了大致的了解并经过讨论研究后,选择合适的无人机设备,根据所需的摄影机个数和配置选择带有合适平台的无人机,再根据无人机及作业要求选择合适的摄影机安装在无人机的摄影机平台上。在无人机上安装适合此次作业的摄影机以及选择最精简合适的路线,不仅可以减少成本的消耗,还可以大大地避免无人机在飞行过程当中受到的损伤。2.无人机航空摄影测量技术的特点无人机的主要优势有便利、体积小,可以在运输作业中方便携带,而且在专业人员的控制下,很快到达指定的位置。一般情况下,天气不太会影响到无人机的运作,除非是极度恶劣的天气则需要重新挑选合适的日期进行作业。并且对降落的地面或者区域没有什么硬性的要求,不像寻常飞机一样需要一条长长的跑道助跑才能起飞,大多数地面和平面都能满足无人机的起飞降落要求。起飞和降落都较为方便,其中地面滑跑场主要有人烟稀少的路上,草坪或者空旷的地面,运用降落伞或遥控滑行的方式就可以做到回收;并且所获得的影像可以随时观看,从而使得地理信息数据更加的准确无误。无人机航空摄影测量系统能够高效率地得到空间数据,它的工作原理是高分辨率的数码相机与摄影机相结合,共同得到视频资料,而且其具有效率高、速度快的特点,还拥有很好的图1 无人机航摄流程711 遥感测绘DOI:10.16631/15-1331/p.2022.06.038灵活和能动性,能够实时并准确地获取视频影像,且所需要的人力物力等资源要求都很低。有非常广泛的应用途径,可以到达各种通过人力难以到达的地方来进行视频影像的收集,能有效地在无人区或各种困难的区域获取非常清晰的航空影像数据。由于无人机体型轻巧,灵活性非常强,相较于传统的摄影测量技术来说,不需要人力的硬性操控,在无人机起飞前提前输入好预定的路线,就能够确保平稳飞行,并实时把拍摄到所需要的所有信息传回平台,并且全程保密,效果非常好,也不容易因事故的出现,从而影响数据的回收。3.无人机航空摄影测量系统组成3.1空中飞行控制系统为了满足对摄像机还有飞行控制系统的安全要求,无人机摄影测量系统增添了飞行控制系统,且无人机的性能通常要满足一些要求,比如说电池可持续运行的 时 长(须 大 于1.5 h),巡 航 速 度(一 般 不 超 过1 2 0 k m/h)、抗风性(应具备4级风力气象条件下安全飞行的能力)以及航路点和曝光点的存储数量(不宜少于1 0 0 0个)等。飞行控制系统最主要的功能是依托其提供的G P S信号让无人机能够按事先预定好的路线飞行。因此导航定位G P S应满足以下要求:数据输出频率应不小于4 H z;可使用带数据存储功能的双频G P S差分定位或精密单点定位来解算实际曝光点坐标。3.2地面基站控制系统在地面经由对电脑的操作,从而对地面占控系统进行初装。通过飞行控制系统数字传输电台,从而达到数据通信的要求。在航空测量过程中,控制软件以能够看到的图形为基底,保证对应的电子图形可以在地面显示屏上直观地显示出来,在此基础上配合控制系统所收集到的数据,对无人机的路线做出一系列的优化,并可以检测无人机是否会遇到安全问题。另外,对于无人机的操控的工作人员也要在无人机飞行的途中,实时关注无人机投来的影像及资料和数据。通过以上信息,确定是否要重新规划路线,让无人机返航,在保证无人机安全的条件下,尽可能地完成本次作业。在地面站系统中进行航线的设计,分别将每个摄影分区的范围坐标输入到地面站软件,根据航飞设计来设置航线的间距和飞行的方向,软件可自动生成航线文件,根据需要可进行航线的局部编辑。3.3航空拍摄系统此系统就是各类摄像机、摄影机的依托平台。在实际工作中,工作人员可以根据本次工作对于摄影的要求,合理安装并运用各种不同类型的摄影机,从而达到更加良好的效果。4.无人机航空摄影测量的具体操作无人机航空摄影测量是一门新型的测量方式,满足了我国数字化城市建设的需求,并且很好地跟上了我国在相关技术领域的发展,也是我国在高科技智能测量方面的智慧产物。无人机航空摄影测量技术应用范围广泛,在许许多多的领域中都起着至关重要的作用。经研究表明,无人机航空摄影测量的具体操作过程为无人机种类的选择。保证无人机在能够捕捉到所需资料及视频的情况下,尽量保持低空拍摄,并对数据能够进行及时的处理,通过利用数字高程模型和数字正射影像图技术对得到的数据进行处理,实时检测结果是否准确,最后绘制并制作出数字线划地图。5.无人机航空摄影测量技术在地形测绘中的实际应用5.1高空三角测量根据数量较少的外业实测像控点,通过内业增加控制点加密,以科学的摄影测量方法,建立与实地相对应的航线模型,计算得出加密点平面坐标和高程,即高空三角测量。无人机内部装有操作系统,会依据地势的情况来做出合理的调动对摄影测量设备,从而更加有效地得到所需要的视频,影像或资料。在空中三角测量实际工作运用当中,空中三角测量平差要求采用光束法区域网平差,考虑到基高比对于无相对漏洞且航向重叠度能满足要求的情况下,可进行抽片处理。区域网根据航摄分区、可利用像控点的分布以及地形条件等情况灵活划分,可以合并多个航摄分区为一个区域网。平差计算时对加密点、像控点进行粗差探测,剔除或修测检测出的粗差点,同时要分析各项误差是否存在系统误差;野外控制点可根据内业实际情况,只采用其平面位置或高程。根据需要进行单模型绝对定向,检查测图定向点残差,若超限应在区域网中进行人工修测。在信息收集工作完成后,无人机相关人员要迅速对所得到的信息进行整一的编排和处理,所以在无人机对地形勘察和测绘后,要对难以检测到的地点做出特殊的标记,以便下次规划无人机的路线或制订地形图时有提醒辅助作用。连接标志性地形做出的参考点,可绘制出一条最适当的路线,将程序提前输入到地面控制平台,根据工作实际情况,通过无人机传输至地面的影像来实时做出调配和控制。5.2外业补测工作无人机航空摄影测量的外业补测工作相对于以前来说有所加强,通过对所获取到的信息、资料、视频、影像进行及时的比较,数据统一整合,在外业实地进行调绘、地物属性调注和必要数据的量测,对新增811地物、地貌要素,尽快进行补测、补调,为所需的测量工作展开分析,并经过及时补测使其得出的结果较为精确,更好地保证地形图绘制的准确度。5.3航空摄像绘制中数字影像的相片控制航空摄像绘制中数字影像的相片控制。无人机航空数字影像可以对大面积的地域进行准确测量,得到分辨率较高的相片或影像资料。无人机航拍时结合卫星导航系统进行定位,可以实时把航拍影像传输到中央控制面板上,方便随时进行比较处理,工作数据转换较快,工作人员能够迅速掌握并了解地面状况,从而及时调整并不断完善该地区的地域质量状况。5.4摄影平台的选取无人机在空中做作业时,是属于无人监控的状态下进行飞行,所以摄影平台的选取至关重要,在一定程度上也决定了此次作业能否出色地完成。如果摄影平台选得不好,会直接影响到最后所得到的数据资料及影像的准确程度,从而对接下来的研究分析造成很大的影响。通常工作人员在地形勘测的过程中会选用动力悬挂滑翔三角翼,搭配高清像素的摄影机来作为无人机的摄影平台。6.无人机航空摄像的要点无人机在工作的过程中,为了保证数据的准确性,对误差的判断以及工作人员对于误差出现后及时地改正和修正是很重要的一点。日常工作中经常会碰到的误差包括系统误差和人为误差,系统误差是很难能避免的,工作人员基本上也只能通过对于设备的精益求精来避免系统误差,而人为的误差则可以通过提升操作员的工作水平,来不断地进步和改善,以便保证最后拍出的工作资料更加准确。7.结语综上所述,无人机的航空摄影技术系统主要包括飞行控制系统,地面站控制系统和航拍摄像系统三个部分。虽然现在无人机技术已经比较发达,但是由于工作人员的操作及系统配置的因素,还是会遇到一些困难。虽然相对于传统方法来说,无人机航空拍摄测绘已经有了很大的优势,但仍然无法做到精益求精。但是人们对无人机航测技术的应用愈发重视,所以未来无人机航空拍摄技术也会继续不断地向前发展和推进。通过本文的论证与分析,可以看出,无人机航测摄影技术分为四大部分:立体采编测量,空中三角测量,相片控制应用和D OM技术。通过完善以上几种测量技术,即可以让无人机测量再迈上新的台阶,从而能够在以后的测量工作中发挥出更好的作用。通过本文的研究和分析,希望能为相关工作人员提供一些帮助。参考文献1赵超.无人机航空数字测量技术在地形测绘中的应用研究J.江西建材.2 0 2 1(1 0).2傅成栋.无人机航空数字测量技术在地形测绘中的应用J.数字技术与应用.2 0 2 0(0 7).3董啸.孙保燕.王杨玚.可多方位移动的相机支撑装置的设计J.南方农机.2 0 2 0(0 7).(上接1 1 3页)6.结语通过对区域内的岩浆岩体及地层、构造进行全面的遥感地质解译,同时结合蚀变异常信息成果筛选,能够达到掌握研究区的地质背景及矿化蚀变特征,为后期的野外地质工作提供了可靠的依据(王子赫等.2 0 2 1)。在研究区内共圈定了7处找矿远景较好的区域,通过对每个区域内的野外物探、化探以及后续的地表验证结果显示,与解译并圈定的遥感地质靶区相互吻合,这表明在将军台-四道梁区域内使用遥感技术辅助地质进行找矿是一种必要的手段,也会是今后找矿工作的新趋势。参考文献1杨合群,李英,赵 国 斌,王 永和,杨 建 国,李 文 明,姜寒冰,谭文娟,张 开 春.新 疆甘 肃内 蒙 古 衔 接 区地层对比及 其 意 义 J.西 北 地 质,2 0 0 9,4 2(0 4):6 0-7 5.2白荣龙,刘显凡,周慧玲.北山造山带中部(甘肃段)花岗岩成因及构造背景J.岩石学报,2 0 2 0,3 6(0 6):1 7 3 1-1 7 5 4.3李锦轶,张进,杨天南,李亚萍,孙桂华,朱志新,王励嘉.北亚造山区南部及其毗邻地区地壳构造分区与构造演化J.吉林大学学报(地球科学版),2 0 0 9,3 9(0 4):5 8 4-6 0 5.4马比阿