无人机大范围测量在地形图测绘中的应用

ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧＳＣＩＥＮＣＥ

黑龙江科学

Ｖｏｌ􀆰９Ｍａｙ２０１８

无人机大范围测量在地形图测绘中的应用

陈林波

(慈溪市土地勘测规划设计院有限公司ꎬ浙江慈溪３１５３００)

摘要:无人机的摄影测量具有现代化、智能化、获取信息速度快、摄像机像素分辨率高等优势ꎬ被广泛应用于大范围、大比例尺的地形图测绘测量工作中ꎮ通过对无人机操作系统及其工作技术流程ꎬ对无人机在大范围、大面积的地形图测绘工作中的特点和图形获取的精度检验分析研究工作中ꎬ对无人机摄影测量工作的可行性进行研究ꎮ关键词:无人机ꎻ地形图测绘ꎻ摄影测量

中图分类号:Ｐ２１７ꎻＰ２３１　　　文献标志码:Ａ　　　文章编号:１６７４－８６４６(２０１８)１０－０１６０－０２

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１　无人机航拍系统介绍

无人机操作系统是通过无线电遥控控制器或机载计算机远程控制系统对不载人飞行器进行控制ꎮ无人机航拍摄影就是以无人机操作系统为平台媒介ꎬ通过以高分辨率的数字遥感设备作为信息的获取载体ꎬ通过低空高分辨率的摄像机进行遥感数据的获取ꎬ后期计算机对所获取的图像进行处理ꎬ并按照一定的精度对图像进行加工制作ꎮ无人机具有飞行速度快、对地表物体实时观测能力强ꎬ无人机操作系统能够对获取的信息进行快速捕获并拥有超强的检测能力ꎬ被广泛应用于地形图测绘与制作更新、土地利用情况的动态检测、地质环境与自然灾害的情况勘察以及林业资源、草场资源的情况监测等领域ꎮ

当前ꎬ数字化时代建设进程速度明显加快ꎬ通过建立定期更新的地理信息数据库ꎬ对地形地貌的动态监测情况变化进行实时关注ꎬ都离不开无人机航拍系统的运用ꎮ无人机的操作系统在设计之初通过对组合形式的优化设计ꎬ集遥测技术、高空航拍、远程遥控和计算机影像信息处理等多种新型技术融为一体ꎮ目前ꎬ我国对于无人机航拍系统硬件技术的掌握还不够成

熟ꎬ相关的软件信息技术也不够完善ꎮ目前无人机航拍测图的最大精度只能达到１∶２０００的比例ꎬ无人机的航拍绘制比例还没有突破１∶１０００ꎬ且１∶１０００的比例仍处于试验研究阶段ꎬ无人机现在所能获得的信息精准度也都是那些地面起伏不大的平原地貌环境ꎬ地貌起伏较大的偏远地域ꎬ想要获得更高的精准度ꎬ还需要一流的信息获取拍摄技术才能完成ꎮ

２　无人机航拍系统的操作线路流程

２􀆰１　准备拍摄阶段

无人机航拍器的准备拍摄阶段包括对无人机的选

型、资料收集及现场勘测和航拍线路设计等环节流程ꎮ无人机航拍器的现场勘测工作是通过组织一些经验丰富的专业技术人员和航拍专业人员进行现场勘察ꎬ检查四角坐标是否在规定的数据范围内ꎬ基准面的实际情况和航拍飞行器的航拍难度及对起飞、降落点的２􀆰２　外部作业拍摄调查阶段选定ꎮ

外部作业拍摄调查阶段的基本工作是对无人机进

行的实施飞行、飞行质量检查进行布控设防方案的制定ꎬ用来展开无人机航拍器的外部影响拍摄控制点测量工作及外部的调绘工作ꎮ无人机在进行外部拍摄作业调查时ꎬ由于受天气原因的影响ꎬ可能会导致局部影

收稿日期:２０１８－０２－０５

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像信息的旋转角度过大ꎬ需要在航拍飞行结束后检查无人机的飞行质量ꎬ确保无人机航拍数据的处理效果和处理质量ꎮ目前ꎬ无人机航拍系统通过利用ＧＰＳ技术对影响控制点进行测量ꎬ其测量方式主要是静态测量、快速静态测量和ＧＰＳＲＴＫ测量技术ꎮ

影响控制点的选择必须要遵循以下几点原则:保证航拍监测点的实地检测目标与航拍摄像的影像ꎬ通常会选取各种标志牌、田地边角等明显的地标性建筑或静态物体作为参照物ꎻ由于无人机航拍系统的相片控制点在相片控制点的旁边与重叠中线附近处ꎬ离开相片方位线的距离不能大于５ｃｍꎻ当旁边的重叠区域的坐标数据ꎮ通过对航拍器的控制点误差进行分析研究ꎬ分析无人机的地形图测绘精度ꎬ已基本能满足地形图基础数据的精度分析要求ꎮ目前国内的测绘领域无人机航拍器系统仍存在诸多问题ꎬ无人机在飞行中的姿态不稳定ꎬ飞行时只能负载小型的数码摄像机ꎬ拍照幅度较小ꎬ操作处理工作量大ꎬ遥感定位系统的抗电磁干扰能力差ꎬ极易发生无人机失踪或坠地情况ꎮ影响无人机航拍器最主要的问题是精度问题ꎮ由于无人机在飞行过程中的飞行姿态不稳定ꎬ相片的倾斜角度会引发航拍影像发生变形ꎬ导致所获取的影像资料的精度不高ꎬ影响整体航拍测绘的效果和质量ꎮ过大时ꎬ离开相片方位线的距离不得小于３􀆰５ｃｍꎬ否则就必须重新布点ꎮ

２􀆰３　无人机航拍器的内部信息加工处理工作就是对所

内部信息加工处理阶段获取的影像资料的形变进行修正ꎬ对影像的同点进行匹配ꎬ对ＤＥＭ和ＤＯＭ进行加工制作并检查所获取资源信息的质量ꎮ无人机航拍影像处理工作的具体流程为:根据ＧＰＳ数据控制系统建立航内和航拍摄像之间的拓展关系ꎬ根据所建立的拓展管理与ＰＯＳ数据信息进行全自动化的提取连接ꎬ再通过大量的平差点进行粗差点的剔除ꎬ利用影响控制点进行空中三角计算并获取到图像信息的精准外方位元素信息ꎬ通过控制点的数据生成ＤＥＭ数据ꎬ利用ＤＥＭ数据信息生成ＤＯＭ数据ꎮ

２􀆰４　无人机航拍系统的基本工作内容是对所采集到的

无人机航拍系统的信息调绘基本操作内容信息要素定性并纠正错误信息ꎬ通过实地调绘、对相关信息进行隐蔽处理等ꎬ再对其进行重点地物的精度核准并检测平面精度和高程精度ꎮ

３　无人机航拍系统的测量特点

无人机航拍飞行系统因其自身平台的特点ꎬ使航拍系统与传统摄像之间存在很大区别ꎮ与传统摄像比较ꎬ无人机的航拍系统主要特点在于:搭载是否为非测量数码相机ꎬ无人机的拍摄平台的飞行姿势不够稳定ꎬ拍摄的画面幅度小且重叠在一起ꎬ具有一定的不准确性ꎮ根据对无人机航拍器的实际操作经验研究ꎬ影像的重叠率在６０％~８０％ꎬ不能低于５３％ꎻ拍摄的旁向重叠度要设置在１５％~６０％ꎬ数值设置不能低于８％ꎮ

４　测绘工作应用的精度因素分析及改进

研究

４􀆰１　采用无人机航拍器的精度因素分析

ＧＰＳ快速静态方式获取外部作业检查拍摄

４􀆰２　无人机航拍系统作为现代化先进的航空拍摄手段

无人机航拍器的改进分析

和拍摄方式能够有效填补地理信息的空白ꎬ无人机航拍系统具有灵活度大、运行快速、拍摄信息精细准确、无人机作业投入成本低等特点ꎬ无人机在满足应急服务的前提保障下ꎬ正不断扩大其应用范围ꎬ拍摄范围在不断扩大ꎮ在保证灵活机动的前提下ꎬ要适当提高无人机航拍器的任务载荷ꎬ提高无人机航拍系统的高空姿态控制能力和对无人机飞行拍摄的参数记录能力ꎬ改善无人机的抗风能力ꎬ提升拍摄的稳定性ꎬ加强无人机自主起降的精准度和安全性ꎮ

５　结语

随着国家经济的快速发展ꎬ土地的使用情况备受国家和社会各界的关注ꎬ面对当下对大范围、大比例尺的地形地貌进行拍摄的工作需求ꎬ无人机航拍系统以其独特的优势特点ꎬ以及获取信息速度快、成本低、拍摄的图像清晰度高、分辨率高、图像信息更精准等特点显示出了其优势ꎮ无人机的发展前景十分客观ꎬ且能够产生一定的经济效益ꎮ我国对于无人机航拍系统的使用仍处于初级阶段ꎬ无人机航拍系统仍存在一些需要解决的问题ꎬ如无人机的抗风能力、无人机面对恶劣天气的应对能力、无人机的航拍时间短等问题ꎬ需要在使用过程中对无人机进行功能缺陷的改进研究ꎬ才能让无人机发挥更大的作用ꎬ创造更多的价值ꎮ参考文献:

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