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无人机航空摄影测量在"房地一体"地形测量中的应用

陈美

正元地理信息集团股份有限公司潍坊分公司,261021

摘要: 近年来,人民生活水平不断提高,对出行的需求越来越多,对飞机起降的要求也是逐渐增高,因此在机场建设和空域的测量中,测绘工作的重要性就不言而喻。本文主要研究无人机航空摄影测量在"房地一体"地形测量中的应用。
关键词: 无人机;航空摄影测量;"房地一体"地形测量;应用
DOI:10.12721/ccn.2022.157164
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引言

传统航摄过程中,需要利用空中三角测量、全站仪等多种测图工具进行三维建模,再根据模型的精度、形状以及边界的处理方法,通过坐标换算,得到地面点的位置和高程,再将结果输入到遥感系统,由计算机自动计算出航摄时的高度及方位角,为后续的数据分析与成果展示提供了条件。

一、无人机摄影测量中的关键技术研究

无人机遥感测量技术是一项非常复杂的工系统,其主要包括了地面点位的三维坐标和高程的精度计算、空中地形图的制作、数字化数据的处理和影像的合成等环节。在进行测绘作业之前,需要对无人机的飞行姿态,飞机高度,以及周边|的建筑物等信息进行综合的分析与研究,从而得到相应的地形图,为后续的工作提供参考。而在实际的测量过程中,由于受到各种因素的影响会出现很多的误差点,这些都会对最终的结果产生很大的干扰与偏差,所以为了保证所获取的图片更加的准确可靠,就必须要对所获得的图像进行一系列的预处理,这也是确保所测物体的真实度的重要步骤。因此本文就针对无人机的摄影测量的关键技术展开了重点介绍,并提出了一些解决方法。

二、航空影像的摄影测量体系现状分析

航摄分为地面摄影测量和三维空间摄影测量两部分。空中摄影测量主要是利用航拍设备进行的像差的高程的测量;而三维地物的制作则是在一个特定的点位上完成的;在这两个不同的坐标下,用同一个仪器来对无人机的像差数据的处理就可以得到相应的影像图象。由于无人机的飞行速度快,所以对图像的质量要求很高,因此需要有很好的精度和可靠性的保证以确保影像的完整度。同时也要考虑到影像的后期加工的问题以方便后续的处理与分析。目前的无人机航空遥感技术已经非常成熟,其发展也比较稳定,但是随着科技的进步与更新,其未来的前景将会越来越广阔。相信不久的将来会有更多的飞行器能够进入低空测绘的行列中,为人们的出行提供更好的保障性。

三、无人机航空摄影测量在"房地一体"地形测量中的应用策略

目前,无人机低空作业的技术已经非常成熟,在全球范围内的应用也越来越多,而无人机的测绘则成为了当前的一个热点。由于地理信息系统的发展和应用,使得计算机影像处理的能力得到加强,这就对遥感图像的质量要求也变得更高,这就需要我们从不同的角度来考虑,采用合适的数据分析软件,从而实现对大量图片的快速有效的获取与管理。

(一)航空摄影测量的硬件架构

航空摄影测量的硬件架构包括:数据采集系统、地面控制平台、遥感获取系统以及空中传轮接收机等。这些设备的使用都需要在航空摄影头量的过程中进行,因此在飞机上的硬件架构也要符合其飞行的流程和要求,这样才能够保证航拍的精度和效率。

目前,国内市场上的无人机低空空域测绘的硬件构架主要有以下几种: 1)机载激光雷达的机载光纤,这种方式的优点是成本较低,但是缺点是抗干扰性比较差,并且抗电磁干扰能力较差,对外界的环境变化的适应性不强。2)无人机的遥感相机,它可以将图像通过卫星发射,然后再经过一系列的处理后,再由计算机的计算分析,得到所需的数字化影像。该方法的特点是实时性好,但价格昂贵,不适用于小型的民用或工业企业。3)无人机的自动对焦装置,它能将获得的图片信息准确的显示出来,而且还能实现对周边的精确定位,使航拍的结果更加的精准可靠。

(二)无人机航空摄影测量的安装

测绘工作完成后,需要将空域上的地形图进行数字化,在这过程中,首先要对空域上的地物进行测量,然后将无人机的图像输入到计算机中,这样就可以利用遥感技术对无人机的位置、高度以及方位等数据信息,从而实现对空中的三维空间的准确把握。

在安装无人机的时候,主要是通过以下几点来实施的:第一,根据设计的航线规划,确定航拍的方向和角度,同时还要保证航拍的距离不超过3米,并且尽量远离云层覆盖,确保航拍的精度;第二,按照图纸的要求来安装相应的设备;第三,在安装的过程中,要注意天气的变化和地面的情况等,避免出现误差,导致最终的结果与实际相差甚远,所以一定要做好防风措施,防止意外事故的发生;第四,在飞机起飞前,必须检查其表面是否平整,如果不平整,那么就会影响到飞行的安全性能,因此还得提前准备好相关的配件材料,以备不时之需。

(三)测量精度分析中的数据处理

所谓测量精度,就是在进行土地测绘的过程中,能够得到的最终结果与实际要求的误差之间的差值。在这里主要是通过对无人机的空中三月测量和地物点坐标的平差计算来实现的;而地面三维数据的平差的分析则是利用了高程分辨率的RTK来完成的;而GPS的定位精度则是由无人机的飞行速度决定的。

所以说,在对无人机的作业之前,需要先将所要获取的影像信息转换成相应的坐标系后,才能准确的提取到GPS的空三加密点,上。对于地物的位置以及高度的确定时,最重要的一点便是要保证其相对的航测的距离不大于5km,并且还要确保其与地图的平面图的对应关系为垂直,这样才可以从根本.上解决地物的高程的控制问题。因此这就必须要把航测的范围扩大,同时还得保证其和地形图的相符合,从而才不会影响到实地的操作效果。

(四)系统程序编制

从无人机航拍技术的出现以来,随着计算机的发展和进步,无人机航拍已经成为了一种新兴的数字影像处理的手段和方式。在测绘领域中,无人机遥感测量的应用也越来越广泛。由于目前的摄影测量的精度还不够,所以需要不断的提高摄影测量的质量与速度,才能更好的为人们服务。该系统的程序设计主要包括以下几个部分:

(1)初始化程序:在空域坐标系的基础上,对空中地形图进行编辑,将其生成一个航拍图,然后将其导入到GPS软件中,利用RTK功能对该航拍图的坐标数据进行处理,得到地面点的三维立体模型。(2)航线调整程序:根据实测的空域坐标,通过GIS软件计算出相应的航摄高度,再使用DOM算法,将实测的影像信息输入到DOM中,从而实现了航摄的空间合成。(3)遥感解译与精度验证:在完成了实测的前提下,需要对无人机的位置、姿态和飞行路线等参数进行解译,并进一步的确定最终的测绘结果。由于无人机的特殊性,其测量的成果会存在--定的误差和偶然性,因此需准确的确认测量的精确度以及所获取的地物的真实度。

结语

本文主要介绍无人机航空摄影测量的基本概念,包括其定义,分类与优势,在航空摄影测量中的应用及意义。最后针对无人机低空空域的影像质量问题,提出相应的解决措施,以达到更好的获取高质,量的图像资料的目的;并希望能为今后的地理信息系统的研究打下基础。

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