无人机航空摄影测量在地形图测绘中的应用
倪剑烽
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倪剑烽,. 无人机航空摄影测量在地形图测绘中的应用[J]. 航空航天学报,2022.5. DOI:10.12721/ccn.2022.157043.
摘要:
传统的测量方法如经纬网测图法、野外数字采集等存在着一定的局限性,工作效率低下。而地形测绘作为工程发展中的重要环节,精确度要求高,任务重,传统测绘方法已经无法完全满足测绘的需求。现在主流的测绘方法多为无人机航拍测绘。相对于传统方法,无人机体积小便于携带,机动性强,数据精度高,作业效率高,作为新兴的测绘方法在现实生活中已经得到了广泛的运用。
关键词: 无人机测绘技术的实际应用新型测绘技术实际应用
DOI:10.12721/ccn.2022.157043
基金资助:

引言:

城市的交通、水利工程等基础设施的建设依赖于准确的测绘,在城市化快速发展的背景下对于测绘工作的效率和测绘精度的要求也越来越高,传统方法效率低的弊端也逐渐显现。无人机测绘有着精度高、效率高、机动性强的特点,已经成了测绘的主流选择。相较于传统方法,无人机已经逐步成为城市测绘工作中的主要工具,有效的提高了效率、保障了测绘的质量。

1、无人机航空摄影测量的优势

1-1 影像清晰,精度高

在无人机航空摄影测量的实际应用中,无人机大多为低空飞行作业,受地形因素影响较小,低空飞行获得的影像更加清晰,同时得益于光学技术的发展,无人机搭载的摄影机分辨率也越来越高,清晰度的影响对于测绘的精度有着至关重要的作用。同时无人机可以进行多角度的录制,对于细节的把握更加到位。相对于传统方法而言,传统测绘多用卫星遥感和野外数字测绘,受城市布局和地形的影响巨大,而且无法做到多方位多角度的测量,对于测绘的质量就自然不如无人机航空摄影测量了,在城市测绘高效率,高精度,多角度的要求下,无人机摄影测量无疑是更好的选择。

1-2 机动性强、操作便利

无人机航空摄影测量技术中无人机的飞行高度在50m-1000m,属于低空飞行作业,对于地形条件就没有太多的要求,随时可以起降,国家政策对其的限制也不多,机动性强。无人机的操作便利简单,仅需连接设备便可以起飞,不需要冗杂繁琐的程序,对节省测绘时间,提高测绘效率起到了很大的帮助,保障了测绘的效率,对城市测绘起着举重若轻的作用[1]

1-3高时效性和高性价比

在进行野外的大面积测绘时多用载人飞机来进行航空摄影测量,但城市地图比例尺较大,要求的精度更高,受限于飞行高度,精度不能得到保障。同时飞机起降受气候限制大,可供测绘的时间不稳定,效率也就无法得到保障。而且全野外模式的测量方法对于城市测绘而言成本高昂、效率低下,无人机高性价比和高时效性的优点使其成为城市测绘的主力军。飞行成本低廉,仅需充电便可以飞行。同时无人机受地形影响小,而且只要不是过于恶劣的天气均可以起降,大大提高了测绘的效率。具有更高的时效性和性价比。

2、实际应用及相关技术

2-1像控点

在实际应用时,为达到测绘所要求的高精准度,需要布置像控点,涉及平高点技术和GPS、RTK等技术,平高点技术主要应用于区域网的布设,需要布置基线以保证测量的精准度。对于普通区域一般为四条,偏远地区则需要旁向跨度基线,以保证测量工作的正常进行。不规则区域需额外布设平高点,否则将出现拐角处无法获得精准信息的情况。测量像控点时需要借助GPS定位,在此环节对技术人员的素质要求较高,需要熟练地运用技术,且需要使用网络系统和GPS-RTK系统实现联动,以保证其精确度和全面性[2]

2-2 空中三角测量技术

现有航测无人机一般都装载网络RTK,以用于航测定位,记录的定位数据统称为POS数据。POS是指机载定位定向系统,是基于全球定位系统(GNSS)和惯性测量装置(IMU)的可直接测定影像外方位元素。POS技术的应用能够辅助空中三角测量工作的开展,即便是无地面控制点的情况下,也可以实现准确的航空摄影测量。同时,POS技术也可以与地面控制点配合应用,构建空中三角测量体系。从某种角度来看,POS技术的准确性极高,其基本上无需使用传统空中三角测量中的人工干预加密点,这也意味着野外测量工作效率进一步得到提升。

2-3绘图技术和数字化测量的应用

根据我国目前测绘的实际情况,测绘人员在相关软件中导入地形信息,软件处理数据后自动导出分析结果。一般通过对所获取的信息使用相关软件进行建模,建模之后,实现各个信息间的转换。经过一系列操作后,即可完成转换。转换后的信息主要提供于图像分析,作为图像分析的参考。在获取正射影像前,系统会通过自动配置处理接收到的信息然后运用相关技术进行数据的优化和筛选,完成优化和筛选后,便可获得正射影像。

 2-4外业补测技术

受限于无人机机载摄像头视野的问题,在进行复杂地形的测绘时,无法完全获取到复杂地点和隐蔽性较高的地点的信息,一般会使用外业补测技弥补。技术人员在校对无人机的信息后,应在小范围区域内核对信息是否准确无误,在出现测量信息缺失时,应人工进行外业补测,获取相关信息,以保证获得精度较高的信息,保证无人机测绘的整体成效。

3、案例分析

在某水力发电站周边地形图的测绘中,测绘人员测得范围大约为50km2。在实地考察后,测绘人员发现当地的地形平坦开阔,但道路网曲折,农耕用地多,测绘人员采用无人机进行测绘,在农田布置加密点后,按照要求以1:5000的比例尺进行测量并绘制了测绘地形图。整个测绘过程非常简短,数据处理后便绘制出了地形图,无人机航空摄影测量技术已经成为测绘中不可或缺的一部分。

3-1空中三角测量分析

在运用空中三角测量时,通常会使用搭载网络RTK设备的无人机,以记录飞行POS数据,辅助完成无人机定位。完成准备工作后,还需要完善细节,要确定好相机的焦距和测量的路线,测量获得的影像需要统一格式,便于后续的统一处理。受限于无人机机载摄像头功能,将不可避免的存在畸变差,需要后期的处理消除畸变差。因为航向的偏差等缘故,处理好的图片和数据要及时录入软件,再通过软件的自动定向技术去除多余的像点修正偏差,此过程要设定好参数,否则数据将出现偏差,使精度达不到要求。连接点可以相互交错编辑,以提高处理的效率。完成后的数据要及时处理,确保数据符合要求后导入相关的软件进行处理,进行数据的分析。

3-2数字线画图

在画图之前,要先定向。工作人员通过测量工作站获取数据,再以相关软件进行数据分析,必须确定分析模式符合要求。因为工作性质和模式,对工作人员的专业素养要求较高,因为系统原因会存在测量误差较大的问题,这就需要工作人员实时调整测量系统,严格按照既定的工作章程去执行,定位要做到精确,同时要用不同颜色的模块区分不同的区域,对工作人员严格要求,认真培训,方能确保测量的准确度。

3-3正射影像的采集

通过无人机航测生成正影像,可以有效提高效率,提高准确度。在处理数据时,采集的数据通过软件传输到应用程序后生成DOM、DSM,DEM产生的滤波影响不能忽略[3]

4结语

无人机技术的成熟为城市化快速发展所需要的精确测量提供了技术支持,无人机拥有更高的测绘精度和更高的工作效率,作为一项新兴的技术,无人机测绘在城市测绘方面已经得到了广泛的运用,凭借其独特的技术优势,提高了测绘的可靠性,测绘工作是一项复杂的工作,需要多种技术同时配合,运用好新技术,将测绘工作的精度进一步提高。

参考文献:

[1]王超. 无人机航空摄影测量在地形图测绘中的应用探讨[J]. 城市地理, 2017(10):1.

[2]卢隽. 无人机航空摄影测量在地形图测绘中的应用探讨[J]. 河南建材, 2018(4):2.

[3]相雅萱. 无人机航空摄影测量在地形图测绘中的应用探讨[J]. 中国科技投资, 2016(34):299.

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