基于无人机倾斜摄像技术的土地测量研究
摘要: 文章对基于无人机倾斜摄像技术的土地测量工作进行论述,先介绍无人机倾斜摄影技术理论;然后对无人机倾斜摄影数据处理技术进行说明;再对测量与结果进行分析,包括测量概况、测定精度评定等,希望能够为有关单位提供参考。

随着时代的发展,无人机技术越来越先进,如无人机数量越来越多,运用范围越来越广阔,与此同时,无人机设备的续航时间越来越长,利于推动有关工作的进展,也利于促进社会的进步。为了更好地应用无人机设备,本文对无人机倾斜摄像技术的应用进行探讨,相关内容如下。

1.无人机倾斜摄影技术理论

无人机倾斜摄影系统作业数据采集流程如图1所示。

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无人机倾斜摄像技术的应用过程中,主要是对外业数据进行采集,具体分为4个方面,设备进场前的检测、航拍前的准备、航测数据获取、测后作业。无人机设备的应用前,为了确保设备能够可靠投入应用,给予检测工作具有必要性,与此同时,土地测量过程中,还应针对测量工作向有关部门提出申请;航拍前准备,航拍前,应结合测量地点进行了解,确立测量范围,制定测量计划等,使测量工作的开展具有顺利性。此外准备工作中,还应保障无人机状态的可靠,如保障电力的足够;准备工作完成后,即可展开土地测量工作,测量过程中应遵循一定次序、原则,是测量工作保障质量;待测量工作完成后,进行无人机设备的检查,提出测得数据,进行数据的分析,通过计算机软件计算出测绘结果。

1.1基本原理

无人机摄影测量是通过将摄像机搭载在无人机上,综合无人机的飞行功能和摄像机的摄像功能来完成摄像的过程。为了保证精度和摄像范围,在一个无人机上搭载多个摄像机。搭载过程中摄像机的光轴与铅锤方向有一定夹角.因此也称之为无人机倾斜摄影。对于常用的5个摄像机设备,搭设下视、前视、后视、左视和右视摄像机,其中下视为铅锤视角,其余4个视角与铅锤视角间夹角可在15°~45°之间。无人机上搭载的一般为Post ProcessingKinermatic(PK.GPS动态后处理差分)其精度完全满足土地测量的需求。RealTimeKinematic测量系统,虽然精度高,但目前尚无法满足无人机高速飞行状态下的位置记录。为完成试验数据验证。本文采用RTK配合无人机校准测量区城坐标。

选定测试区域为我国某地块,区域面积为600mX400m,区域内无高大树木和建筑,且没有变电站等强磁场区域。多视角摄像机通过时间核准其采集的图像,配备相应的计算机系统控制多台摄像机,同时触发摄像功能,集中采集土地信息数据并同步1。同时无人机摄像设备自带的整态测量装置获取每一个摄像机的姿态参数,并将姿态参数与土地测量信息同步储存起来。以供后续数据处理。得到真实的土地测量信息1。

1.2数据采集

本文以本次所采用的六旋翼五相机无人机搭载颤斜摄影相机(以下简称相机)为例,对其数据采集过程进行介绍。该相机具备铅锤和前后左右共计5个影像采集相机,最高飞行高度280 m(自其起飞点计算),最大分阱率和最小曝光间距分别为0.02 m和5 s,相机总像索超18千万像素,5个相机镜头均采用28 mm/F2.4(等效焦距)。4个非铅锤视角和铅锤视角之间的夹角均可以叫在15°~45°之间。

2.无人机倾斜摄影数据处理

无人机测绘过程中,结合现场实际情况,先确定测绘区域的海拔最高高度、最低高度情况,以此确定起点、航线。数据采集过程如图2所示。无人机设备所带的5个摄像机设备分别获取5份数据,这5份数据存储于专属文件夹中。数据收集后,进行数据的提取,提取数据后,优先对数据的重叠情况进行分析,对于测绘阶段缺乏的数据,需要及时补测。对于数据重叠部分,通过科学合理的计算分析后,将重复数据有机应用,无法应用的数据进行排除。数据的应用前,还应对数据信息进行校准,以正视视角相机的时间参数为标准,对其余4个相机所采集的数据进行校准,对时间参数偏差较大的数据给予删除,确保最终的坐标点、经纬度具有一一对应的性质。

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外业数据获取后的数据处理流程,此次土地信息数据处理软件使用当前使用较多的Smart3Dcapture,该软件既能在静态影像处理中使用,还可以在摄像机中获取视频帧,在Context Captuer Master模块内新建工程,然后通过空中六角测量计算得到基于实际土地信息的点,并在这些高密度点云的基础上。通过时间等参数对不同文件夹下的影像数据进行关联并计算,最终得到影像图生成数字化地表模型、射影像图及全景三维模型。

3.测量与结果分析

3.1测量概况

测量区域的面积为240000m2,土地测量过程中,存在时间短、任务重的特点,要求在测量过程中保质、保量地完成。对此,安装测量要求,按照1:500的比例,进行土地地貌的绘制工作。为了确保测量工作的科学合理,符合测量标准要求,选择使用六翼悬停式无人机搭载五镜头相机进行实际测量,测量高度设置在80m左右,布置了7条航线,通过7条航线的布置,航线重叠率为70%,旁向重叠度达到60%,利于确保测量结果的精确;布设了27个摄像控制点,涵盖整片测量区域。基于5个摄像头的拍摄,每个镜头都拍摄了727张照片,共拍摄了3636张照片。在获取照片后,进行构建分块模式,是多个视角的影像,构建成整体土地地貌,生成密集的点云,根据这些密集的点云数据,形成不规则三角网模型,得到最佳的土地纹理信息,然后输出三维模型。

3.2测定精度评定

无人机设备的应用过程中,基于所得的数据而言,只有确保其经度、纬度准确,才能够满足测量精度要求。对此,开展测定精度的评定工作。选取30个测量点,对测绘得到的经纬度与实际采集得到的数据进行对比,统计误差情况。按照有关标准,一级界止点平面中的误差为±0.05m,限差为±0.10m;二级误差为±0.10m,限定误差为±0.20m。根据实际30个点误差测量情况,误差范围在标准范围之内,证明,无人机测绘技术具有可靠性。

4.结语

综上所述,无人机设备是一种无人驾驶技术,通过人为操作,便能够熟悉飞机设备的自动驾驶。通过科学合理的应用无人机设备,可以大为提升有关工作的安全性,促进社会的进步。在土地测量工作红,有机结合无人机设备的应用,利于提升测量工作的效率,也利于保障测量工作的质量。对此,相关单位应认识到无人机设备存在的积极意义,加强实际应用方法的了解,并掌握要点,以能够真正服务于土地测量工作。

参考文献

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