數(shù)字測(cè)圖實(shí)訓(xùn)中低空攝影測(cè)量技術(shù)的運(yùn)用,攝影論文

數(shù)字測(cè)圖實(shí)訓(xùn)中低空攝影測(cè)量技術(shù)的運(yùn)用,攝影論文摘要：近些年來(lái)，隨著我們國(guó)家的經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，各類地理信息庫(kù)的更新加快，對(duì)土地利用現(xiàn)在狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變得越來(lái)越重要。對(duì)接行業(yè)最新發(fā)展，在數(shù)字測(cè)圖課程實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，在加強(qiáng)地面數(shù)字測(cè)圖技術(shù)的同時(shí)，將低空攝影測(cè)量技術(shù)引入，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行改革，使得學(xué)生能夠在畢業(yè)之后，以最快的速度適應(yīng)崗位，培養(yǎng)出能夠與企業(yè)一線對(duì)接的技術(shù)人才。本文關(guān)鍵詞語(yǔ):無(wú)人機(jī);攝影測(cè)量;數(shù)字測(cè)圖;一、研究背景和意義進(jìn)入到21世紀(jì)，我們國(guó)家的經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域的信息化建設(shè)都在加快，由此導(dǎo)致各類地理信息庫(kù)需要更新，對(duì)土地利用情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，制作地理信息專題圖。而傳統(tǒng)的大比例尺地形圖測(cè)繪多采用接觸式數(shù)據(jù)采集方式，在小范圍內(nèi)、GNSS衛(wèi)星信號(hào)弱或有遮擋的地方，用大地測(cè)量?jī)x器經(jīng)緯儀、全站儀等通過(guò)導(dǎo)線測(cè)量的方式方法進(jìn)行首級(jí)圖根控制網(wǎng)的布設(shè)，采用極坐標(biāo)法、交會(huì)法等進(jìn)行圖根控制點(diǎn)的加密，然后使用全站儀配備棱鏡桿(困難地段采用無(wú)棱鏡或者粘貼反射片)對(duì)地物、地貌特征點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地?cái)?shù)據(jù)采集。在范圍比擬大、空曠的地帶，采用GNSS接收機(jī)根據(jù)靜態(tài)測(cè)量形式布設(shè)首級(jí)圖根控制點(diǎn)，用GNSS-RTK快速靜態(tài)形式(控制點(diǎn)測(cè)量)進(jìn)行圖根控制點(diǎn)的加密，使用GNSS-RTK點(diǎn)測(cè)量形式采集地形特征點(diǎn)。接觸式數(shù)據(jù)采集方式是單點(diǎn)測(cè)量形式，需要測(cè)量工作人員到達(dá)每一個(gè)碎部點(diǎn)，逐點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，人員需求量大、作業(yè)成本高、工作效率低下，已經(jīng)無(wú)法知足人們生產(chǎn)、生活的需求。由此，探尋求索愈加靈敏、方便、迅速的數(shù)字測(cè)圖方式方法是很有必要的。近些年來(lái)，隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展，對(duì)基于無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)制作大比例尺數(shù)字正射影像圖的需求不斷增加，無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量作為新興的測(cè)繪方式方法已得到廣泛的應(yīng)用[1]。利用無(wú)人機(jī)采用低空攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集又叫航片(橡片)數(shù)字采集，是非接觸式采集方式。無(wú)人機(jī)的機(jī)動(dòng)靈敏，在相對(duì)于地表的1?000m下面飛行，飛行成本低等優(yōu)點(diǎn)，使得采用無(wú)人機(jī)獲取高分辨率的影像數(shù)據(jù)，利用空三加密的方式進(jìn)行影像校正，生成數(shù)字正射影像圖，輸出4D產(chǎn)品。由于無(wú)人機(jī)飛行高度低以及傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，其數(shù)字線劃圖(DLG)知足大比例尺數(shù)字測(cè)圖規(guī)范的要求。無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)是一種高效獲取地理信息的新途徑新方式方法，將其應(yīng)用到數(shù)字測(cè)圖實(shí)訓(xùn)中已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)[2]。二、數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)數(shù)字測(cè)圖是以數(shù)字的形式表示出地形特征點(diǎn)的集合形態(tài)，其本質(zhì)是一種全解析機(jī)助測(cè)圖方式方法[3]。數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)為核心，在外接輸出、輸入設(shè)備的軟硬支持下，對(duì)地球空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、輸入、處理、成圖、輸出、管理的系統(tǒng)。數(shù)字測(cè)圖主要由地形數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與成圖和成果與圖形輸出三部分組成。圍繞這三個(gè)部分，根據(jù)硬件配置、數(shù)據(jù)采集作業(yè)方式、數(shù)據(jù)處理方式方法、圖構(gòu)成果輸出等內(nèi)容的不同，產(chǎn)生多種數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)。根據(jù)數(shù)據(jù)采集作業(yè)方式，一般區(qū)分為原有紙質(zhì)地圖矢量化數(shù)字成圖系統(tǒng)、航測(cè)像片矢量化數(shù)字成圖系統(tǒng)、地面數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)。原有紙質(zhì)地圖矢量化數(shù)字成圖系統(tǒng)是根據(jù)現(xiàn)有紙質(zhì)、膠片等地形圖經(jīng)過(guò)掃描和幾何糾正以及色彩校正后，構(gòu)成在內(nèi)容、幾何精度和色彩上與地形圖保持一致的柵格數(shù)據(jù)集，就是數(shù)字柵格地圖(DRG)。地圖地理內(nèi)容、外觀視覺(jué)式樣與同比例尺地形圖一樣。航測(cè)像片矢量化數(shù)字成圖系統(tǒng)則是利用航空像片或遙感影像，經(jīng)過(guò)像元糾正，按圖幅范圍裁切生成的影像數(shù)據(jù)，就是數(shù)字正射影像圖(DOM),最后將數(shù)字正射影像圖在數(shù)據(jù)處理軟件的介入下，生成數(shù)字線劃圖(DLG)。數(shù)字線劃圖是在現(xiàn)有地形圖上基礎(chǔ)地理要素分層存儲(chǔ)的矢量數(shù)據(jù)集。地面數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)是指利用測(cè)量?jī)x器設(shè)備全站儀、GNSS接收機(jī)、鋼卷尺等直接到野外采集地形特征點(diǎn)數(shù)據(jù)，配合現(xiàn)場(chǎng)草圖，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)傳輸，將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，在數(shù)據(jù)處理軟件里編輯成圖，最后輸出地形圖成果。三、低空攝影測(cè)量技術(shù)無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)基本構(gòu)成包括：無(wú)人機(jī)飛行器平臺(tái)系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)、地面保障系統(tǒng)五部分[4]。無(wú)人機(jī)利用無(wú)線電遙控器和航線設(shè)置程序進(jìn)行無(wú)人駕駛控制操縱。在其平臺(tái)系統(tǒng)搭載數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行像片拍攝和記錄，通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行影像的同步傳輸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地對(duì)地理信息調(diào)查監(jiān)測(cè)。跟傳統(tǒng)的航天攝影測(cè)量相比，無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量系統(tǒng)具有視野清楚明晰、數(shù)據(jù)采集精度高、成本低、效率高等眾多優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)境保衛(wèi)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、土地利用現(xiàn)在狀況監(jiān)測(cè)、交通、氣象、軍事等行業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在測(cè)繪行業(yè)方面，主要利用在大比例尺地形圖測(cè)繪、地籍權(quán)屬調(diào)查、城市規(guī)劃等工作中[5]。無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)通過(guò)數(shù)字正射影像圖制作大比例尺地形圖，將作業(yè)流程分為技術(shù)方案設(shè)計(jì)、外業(yè)數(shù)據(jù)采集、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理空三加密、內(nèi)業(yè)線劃圖并野外調(diào)繪、成果輸出與資料整理共五個(gè)階段。華而不實(shí)低空攝影測(cè)量技術(shù)方案設(shè)計(jì)主要有：任務(wù)概述、作業(yè)區(qū)地然地理大概情況、已有資料收集、方案設(shè)計(jì)根據(jù)、項(xiàng)目進(jìn)度布置、技術(shù)施行方案等，外業(yè)數(shù)據(jù)采集有：GNSS-RTK像控點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量?jī)刹糠謨?nèi)容。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理主要先完成立體像片空三加密工作，然后進(jìn)行內(nèi)業(yè)線劃圖的制作，同時(shí)完成外業(yè)調(diào)繪工作，在以上工作完成之后，最后進(jìn)行成果輸出和資料整理，整個(gè)經(jīng)過(guò)始終堅(jiān)持經(jīng)過(guò)檢查，經(jīng)過(guò)檢查通過(guò)后，最終檢查，修改存在問(wèn)題，經(jīng)復(fù)核、檢查后，提交成果資料[6]。四、數(shù)字測(cè)圖課程設(shè)計(jì)(數(shù)字測(cè)圖技術(shù)〕是高等職業(yè)教育3年制工程測(cè)量技術(shù)專業(yè)的一門核心技能課程，(工程測(cè)量員〕測(cè)繪行業(yè)職業(yè)資格的證書課程之一，(數(shù)字測(cè)圖技術(shù)〕在工程測(cè)量技術(shù)專業(yè)的教學(xué)體系中占有重要地位，也是其他測(cè)繪類相關(guān)專業(yè)的骨干課程，是學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，獲取新知識(shí)和能力的重要課程。該課程的主要任務(wù)是：講授數(shù)字測(cè)圖技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)成；數(shù)字測(cè)圖技術(shù)的作業(yè)經(jīng)過(guò)；1:500數(shù)字測(cè)圖的技術(shù)設(shè)計(jì)；大比例尺數(shù)字測(cè)圖的外業(yè)工作；培養(yǎng)學(xué)生布設(shè)圖根控制網(wǎng)；控制測(cè)量加密圖根點(diǎn)；全站儀碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)采集；網(wǎng)絡(luò)GNSS-RTK測(cè)量碎部點(diǎn)；無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集；三維激光掃描儀掃描斷面及土方量；大比例尺數(shù)字測(cè)圖內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理；數(shù)字地形圖檢查驗(yàn)收與技術(shù)總結(jié)；數(shù)字地形圖基本信息查詢；斷面圖的繪制；土方量計(jì)算等。使學(xué)生擁有利用GNSS接收機(jī)、全站儀、無(wú)人機(jī)、三維激光掃描儀等儀器設(shè)備在工程勘察設(shè)計(jì)、地籍測(cè)量、房產(chǎn)測(cè)量、城市管網(wǎng)測(cè)量、控制測(cè)量、地形圖測(cè)繪、工程施工測(cè)量、工程變形監(jiān)測(cè)、線路與橋隧測(cè)量、地理信息系統(tǒng)管理等方面工作的能力。(數(shù)字測(cè)圖技術(shù)〕是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，在整個(gè)課程的教學(xué)經(jīng)過(guò)中分為課程任務(wù)設(shè)計(jì)、單項(xiàng)技能訓(xùn)練、綜合性技能訓(xùn)練以及頂崗實(shí)踐四個(gè)環(huán)節(jié)，具體表現(xiàn)出學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)與實(shí)際工作的一致性。以工程生產(chǎn)項(xiàng)目為載體設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)項(xiàng)目，內(nèi)容來(lái)源于真實(shí)的項(xiàng)目；以工程生產(chǎn)項(xiàng)目的工作經(jīng)過(guò)為主線布置課程內(nèi)容，具體表現(xiàn)出真實(shí)的流程。通過(guò)崗位職業(yè)能力分析，根據(jù)(數(shù)字測(cè)圖技術(shù)〕課程標(biāo)準(zhǔn)，制定項(xiàng)目行動(dòng)領(lǐng)域及典型工作任務(wù)。將數(shù)字測(cè)圖技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分解，將詳細(xì)任務(wù)進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)分解，共有知識(shí)點(diǎn)22個(gè)，技能點(diǎn)32個(gè)。該課程的重點(diǎn)為地面數(shù)字測(cè)圖技術(shù)，即利用全站儀、GNSS接收機(jī)進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集，然后將采集的數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦，在計(jì)算機(jī)軟件的支撐下，完成地形圖的繪制工作。難點(diǎn)為基于影像的數(shù)字測(cè)圖技術(shù)，即以航空像片或衛(wèi)星像片作為數(shù)據(jù)來(lái)源，利用攝影測(cè)量和遙感的方式方法獲得測(cè)區(qū)的影像并構(gòu)成立體像對(duì)，在解析測(cè)圖儀上采集地形特征點(diǎn)并自動(dòng)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中或直接用數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量方式方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，自動(dòng)生成數(shù)字地形圖，最后由數(shù)控繪圖儀輸出地形圖。針對(duì)教學(xué)重點(diǎn)，通過(guò)數(shù)字測(cè)圖技術(shù)設(shè)計(jì)書的編寫、GNSS-E級(jí)首級(jí)圖根控制測(cè)量、GNSS-RTK圖根控制點(diǎn)加密、全站儀導(dǎo)線測(cè)量圖根控制點(diǎn)加密、GNSS-RTK對(duì)(路燈、電桿、井蓋等)獨(dú)立地物碎部點(diǎn)的采集、GNSS-RTK對(duì)測(cè)區(qū)高程點(diǎn)(陡坎、斜坡等)的采集、全站儀對(duì)房屋及附屬物的測(cè)量、全站儀對(duì)(林地、草地、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等)地物的測(cè)量、南方CASS成圖軟件的安裝、地物的繪制、等高線的生成及修剪、地形圖的整飾共5個(gè)任務(wù)，13個(gè)子任務(wù)，50課時(shí)的內(nèi)外業(yè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)置，以校園綜合實(shí)訓(xùn)場(chǎng)為支撐，加強(qiáng)地面數(shù)字測(cè)圖技術(shù)的學(xué)習(xí)，使得學(xué)生能夠熟練把握利用全站儀、GNSS接收機(jī)進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集并通過(guò)南方CASS軟件實(shí)現(xiàn)內(nèi)業(yè)成圖的基本流程。針對(duì)教學(xué)難點(diǎn)，通過(guò)GNSS-RTK像控點(diǎn)的設(shè)置及數(shù)據(jù)采集、無(wú)人機(jī)飛行道路設(shè)置及數(shù)據(jù)采集、全站儀測(cè)量斷面控制點(diǎn)及拐點(diǎn)、三維激光掃描儀掃描斷面數(shù)據(jù)、航天遠(yuǎn)景制圖軟件內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理(基于Pix4Dmapper全數(shù)字系統(tǒng)空中三角測(cè)量、采集地形特征點(diǎn)并生成線劃圖(DLG))、三維激光掃描數(shù)據(jù)的(預(yù)處理及特征點(diǎn)提取、數(shù)據(jù)拼接及數(shù)據(jù)過(guò)濾)共4個(gè)任務(wù)，8個(gè)子任務(wù)，30課時(shí)的內(nèi)外業(yè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)置，以地理信息綜合實(shí)訓(xùn)機(jī)房為基礎(chǔ)，加強(qiáng)基于影像的數(shù)字測(cè)圖技術(shù)的學(xué)習(xí)，使得學(xué)生能夠了解以無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量像片矢量化生成地形圖以及通過(guò)三維激光掃描儀進(jìn)行三維建模的基本流程。五、結(jié)束語(yǔ)近些年來(lái)，隨著衛(wèi)星導(dǎo)航定位、攝影測(cè)量與遙感、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、圖像處理等技術(shù)日新月異的快速發(fā)展，使得測(cè)繪行業(yè)在數(shù)字測(cè)圖方面的數(shù)據(jù)采集方式有了很大的改變，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的獲取方式方法越來(lái)越多，采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，成圖效率越來(lái)越高。當(dāng)代測(cè)繪科學(xué)技術(shù)已經(jīng)向著數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化的方向發(fā)展，全文以大比例尺地面數(shù)字測(cè)圖為主線，在闡述全站儀、GNSS-RTK等野外數(shù)據(jù)采集方式的同時(shí)，對(duì)無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在數(shù)字地形圖數(shù)據(jù)采集方面的內(nèi)容進(jìn)行了重點(diǎn)設(shè)計(jì)。知足當(dāng)下高職類工程測(cè)量技術(shù)、測(cè)繪地理信息技術(shù)等專業(yè)在數(shù)字測(cè)圖課程教學(xué)的需要。本文通過(guò)將低空攝影測(cè)量技術(shù)引入數(shù)字測(cè)圖實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行改革，對(duì)接行業(yè)最新發(fā)展，參加低空攝影測(cè)量技術(shù)環(huán)節(jié)，使得學(xué)生能夠在畢業(yè)之后，以最快的速度適應(yīng)崗位，培養(yǎng)出能夠與企業(yè)一線對(duì)接的技術(shù)人才。以下為參考文獻(xiàn)[1]盧曉攀無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量成圖精度實(shí)證研究[D]中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京),2020[2]范承嘯,韓俊,能志軍等無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)現(xiàn)在狀況與應(yīng)用[J]測(cè)繪科學(xué),2018,34(5):214~2