無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在數(shù)字化地形測(cè)量的應(yīng)用

無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在數(shù)字化地形測(cè)量的應(yīng)用摘要：隨著智慧城市發(fā)展規(guī)劃、建筑景觀設(shè)計(jì)、智慧旅游城市建設(shè)等理念在我國(guó)的逐步引入和實(shí)施，人們對(duì)打造真實(shí)的城市三維模型產(chǎn)生了極大的興趣。在此背景下，無人影像設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。目前，與傳統(tǒng)的三維建模方法相比，基于攝影測(cè)量的無人機(jī)三維建模具有明顯的優(yōu)勢(shì)。無人機(jī)攝影測(cè)量在數(shù)字化地形測(cè)量中的應(yīng)用效果直接影響到整個(gè)三維模型的質(zhì)量。主要分析無人機(jī)攝影測(cè)量在數(shù)字化地形測(cè)量中的應(yīng)用，以提高無人機(jī)攝影測(cè)量的應(yīng)用效果。關(guān)鍵詞：無人機(jī)攝影；數(shù)字化；地形測(cè)量前言數(shù)字地形測(cè)量是我國(guó)地理信息測(cè)繪工作的重要組成部分，通過對(duì)我國(guó)各地區(qū)地形條件的詳細(xì)調(diào)查和考察，獲取準(zhǔn)確完整的數(shù)據(jù)，為相關(guān)工作提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。通過將無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字地形測(cè)量領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了地形圖像的自動(dòng)，智能化采集，數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理。無人機(jī)在重量，體型，成本等諸多方面具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。此外，其操作簡(jiǎn)單，能快速到達(dá)測(cè)區(qū)，完成地形測(cè)量制圖任務(wù)，通過無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)，解決了傳統(tǒng)地形測(cè)量中的難點(diǎn)問題，提高了地形測(cè)量的精度和全面性，為地理信息制圖的發(fā)展提供了有力的支持。1無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)相關(guān)理論概述1.1無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的原理無人機(jī)航攝技術(shù)以無人機(jī)航攝系統(tǒng)軟件為技術(shù)載體，集成了航攝圖像，無人機(jī)遙控圖像遙測(cè)，無線傳輸和視頻監(jiān)控圖像處理等多種航攝技術(shù)。使用無人機(jī)進(jìn)行高空飛行控制作業(yè)，配備通用數(shù)字和空中測(cè)量觀測(cè)設(shè)備技術(shù)，用于航空工程應(yīng)用的與地形有關(guān)的遙感制圖，借助信息技術(shù)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，利用無人機(jī)對(duì)航空攝影采集的工程相關(guān)地形遙感地圖圖像進(jìn)行分析處理，利用數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)分析處理，從而設(shè)計(jì)出滿足各種高空航空攝影技術(shù)要求的遙感地圖產(chǎn)品。1.2無人機(jī)攝影測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成無人機(jī)主要分為飛行控制模塊、遙感設(shè)備及空地?zé)o線通信模塊、地面站。具體內(nèi)容如下：（1）飛行控制模塊。該模塊的主要作用是通過飛控系統(tǒng)執(zhí)行飛控計(jì)算，利用高度、導(dǎo)航框架精確計(jì)算和控制飛機(jī)的航向、高度和速度，使無人機(jī)始終保持水平、穩(wěn)定狀態(tài)。（2）遙感設(shè)備及空地?zé)o線電通信模塊遙感設(shè)備上傳感器獲取的圖像，無人機(jī)可以直接回收后查看。無線通信用于傳輸無人機(jī)的飛行狀態(tài)參數(shù)，同時(shí)允許地面操作員根據(jù)指令控制攝像機(jī)拍攝。（3）地面站。地面操作人員可以根據(jù)接收設(shè)備、接收機(jī)判斷無人機(jī)的飛行狀態(tài)，在需要進(jìn)行調(diào)整飛行姿態(tài)、飛機(jī)預(yù)著陸等操作時(shí)，利用遙感器的信號(hào)對(duì)無人機(jī)進(jìn)行控制。2無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)和作用無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)是用無人機(jī)進(jìn)行航空攝影，利用高科技遙控設(shè)備進(jìn)行地形測(cè)量，利用高分辨率照相機(jī)，紅外掃描儀，激光掃描儀，磁場(chǎng)探測(cè)器等遙感設(shè)備獲取地形信息。通過接收這些設(shè)備的圖像信息，并將其返回給相應(yīng)的連接計(jì)算機(jī)，對(duì)圖像信息進(jìn)行詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)處理，然后經(jīng)過分析合成可以形成一組高分辨率的地形圖像。利用無人機(jī)攝影測(cè)量進(jìn)行地形測(cè)量，以更突出的設(shè)計(jì)和不斷改進(jìn)的結(jié)合，可以將高空成像技術(shù)，遙控技術(shù)，攝影技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖像信息處理技術(shù)集成成一套完整的數(shù)字地形測(cè)量技術(shù)。2.1可靠性無人機(jī)在進(jìn)行攝影測(cè)量時(shí)，飛行高度相對(duì)較低，高度約為50-1000米，這屬于低空飛行，屬于近距離空中攝影測(cè)量。無人機(jī)攝影測(cè)量精度已達(dá)到亞米級(jí)，測(cè)量精度范圍通?？刂圃?.1m~0.5m，滿足了數(shù)字地形圖制圖的精度要求。因?yàn)闊o人機(jī)攝影測(cè)量在數(shù)字地形測(cè)量中的應(yīng)用是非?？煽康?。在進(jìn)行無人駕駛飛機(jī)攝影測(cè)量時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)包括：在進(jìn)行無人駕駛飛機(jī)攝影飛行任務(wù)時(shí)，需要根據(jù)地形范圍制定飛行計(jì)劃，包括飛行路線和航空攝影點(diǎn)。在無人機(jī)的飛行過程中，能夠?qū)ε臄z的地形進(jìn)行實(shí)時(shí)成像，包括動(dòng)態(tài)顯示元素，包括實(shí)時(shí)顯示成像點(diǎn)位置，成像范圍覆蓋，無人機(jī)飛行方向，當(dāng)前經(jīng)緯度和高度坐標(biāo)，最重要的是完成飛行任務(wù)和成像任務(wù)。無人機(jī)完成成像任務(wù)后，可以在系統(tǒng)電子地圖上顯示完整的飛行軌跡，便于分析成像缺失點(diǎn)和成像干擾率高的區(qū)域，從而快速發(fā)現(xiàn)需要重新成像的區(qū)域，提高測(cè)量精度。2.2安全性由于我國(guó)地域比較遼闊，地形地貌比較復(fù)雜，各地天氣氣候也不盡相同，有些地區(qū)受積雪，常年云層等氣候因素的影響，給傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙控技術(shù)帶來了很大的局限性。傳統(tǒng)衛(wèi)星遙控技術(shù)的使用往往受到云和地形的影響，造成測(cè)量誤差，甚至使地質(zhì)研究人員和飛行員面臨重大風(fēng)險(xiǎn)，并在測(cè)量時(shí)容易在邊境地區(qū)產(chǎn)生邊界安全問題。針對(duì)這些問題，利用無人機(jī)攝影測(cè)量可以有效地解決這些問題。無人機(jī)不受飛行高度和地形的限制，無人機(jī)攝影測(cè)量精度明顯高于人工飛行的飛機(jī)射擊質(zhì)量，提高了測(cè)量效率。2.3靈活性無人機(jī)的攝影測(cè)量通常在相對(duì)較低的高度飛行，空中飛行應(yīng)用也很方便，而且受天氣影響較小。無人機(jī)對(duì)起降位置的要求也很低，通常只要路面平坦就可以實(shí)現(xiàn)起降。而且在用無人機(jī)進(jìn)行地形測(cè)量時(shí)，不再需要考慮飛行員飛行的人身安全，從而提高了攝影測(cè)量的質(zhì)量。無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在獲取測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)場(chǎng)地的地理區(qū)域和氣候條件要求比較低，便于攝影測(cè)量人工探測(cè)某些交通不便的區(qū)域，提高了工作的靈活性。該無人機(jī)起飛僅需一刻鐘，操作方法比較簡(jiǎn)單，儀器轉(zhuǎn)移十分方便，每天可完成近200km2的地形攝影測(cè)量。與傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙控測(cè)量技術(shù)相比，無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)具有兩大優(yōu)點(diǎn)。一是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)非常靈活，可以隨時(shí)隨地保存數(shù)據(jù)，二是可以在短時(shí)間內(nèi)完成攝影測(cè)量，可以及時(shí)完成攝影測(cè)量任務(wù)，提高工作效率。3無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在數(shù)字化地形測(cè)量中的應(yīng)用3.1像控點(diǎn)的布設(shè)從我國(guó)迄今在地形測(cè)繪活動(dòng)中實(shí)際應(yīng)用的幾種無人機(jī)測(cè)繪系統(tǒng)的技術(shù)狀況來看，整個(gè)地形測(cè)繪需要充分利用空間三角測(cè)量技術(shù)，以保證地形測(cè)繪的測(cè)量精度。通常，該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用主要基于三維空間的三角形密碼模型，可以結(jié)合國(guó)際密碼學(xué)相關(guān)理論合理設(shè)計(jì)各種密碼檢測(cè)點(diǎn)，完成后續(xù)的各種密碼測(cè)量處理活動(dòng)。我們?cè)诜峙湫枰幋a的位置時(shí)，通常需要注意在每個(gè)測(cè)量距離區(qū)域中選擇一個(gè)比較突出的位置，同時(shí)對(duì)每個(gè)需要編碼位置的測(cè)量距離進(jìn)行特別精確的標(biāo)注。例如，當(dāng)加密比為1：1000時(shí)，加密地點(diǎn)的直線距離及其在地圖上的值應(yīng)控制在1mm以上。對(duì)于重要河流，河谷等邊遠(yuǎn)地區(qū)的節(jié)點(diǎn)制圖，可以優(yōu)先考慮提高航測(cè)對(duì)象節(jié)點(diǎn)制圖的標(biāo)準(zhǔn)差，即提高精度，以有效保證測(cè)繪對(duì)象的高穩(wěn)定性。3.2三角測(cè)量在利用無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行數(shù)字地形測(cè)量時(shí)，空中三角測(cè)量利用航空數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行更精確的測(cè)量。采用這種測(cè)量方法時(shí)，不需要人工干預(yù)航空相機(jī)數(shù)字圖像的內(nèi)部定向設(shè)置，系統(tǒng)可以自動(dòng)運(yùn)行，也可以自行進(jìn)行一些相關(guān)計(jì)算。在航空相機(jī)測(cè)量中三角測(cè)量是受控的，需要選擇人工的連接段來順利完成相對(duì)方向。使完成測(cè)量帶連接和測(cè)量模型連接成為可能，進(jìn)而調(diào)整遙感技術(shù)中的接觸點(diǎn)和影像控制點(diǎn)，這樣就可以滿足遙感技術(shù)對(duì)比例尺繪圖的要求，實(shí)現(xiàn)更精確的制圖。3.3成像測(cè)量對(duì)于已知區(qū)域，在應(yīng)用無人機(jī)攝影測(cè)量進(jìn)行測(cè)量的同時(shí)，必須首先設(shè)定測(cè)量范圍。對(duì)航空成像質(zhì)量和全球定位系統(tǒng)信息進(jìn)行了調(diào)整，航空成像數(shù)據(jù)和地面測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了合并轉(zhuǎn)換，以獲得該區(qū)域的真實(shí)制圖信息。遙感技術(shù)運(yùn)行時(shí)，需要對(duì)影像控制點(diǎn)進(jìn)行特殊標(biāo)注，利用導(dǎo)航系統(tǒng)中的測(cè)量技術(shù)對(duì)影像控制點(diǎn)控制的測(cè)量區(qū)域進(jìn)行精確測(cè)量，在使用影像控制點(diǎn)時(shí)，精確定位必須符合規(guī)定。一般應(yīng)在道路拐角處或斑馬線設(shè)置控制點(diǎn)等現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)，并將控制點(diǎn)設(shè)置在特征和信號(hào)明顯的地方，測(cè)量時(shí)應(yīng)在控制點(diǎn)上作一定標(biāo)記，并繪制相關(guān)位置關(guān)系圖，以利于日后測(cè)量。此外，測(cè)量時(shí)應(yīng)注意地形圖邊緣的處理，確保相關(guān)測(cè)量圖能保持精確控制，同時(shí)相關(guān)工作者應(yīng)嚴(yán)格檢查和復(fù)核測(cè)量結(jié)果，保證測(cè)量結(jié)果的正確性和準(zhǔn)確性。3.4立體采編測(cè)量在采用了上述測(cè)量步驟后，需要利用情況來獲取與數(shù)字地形測(cè)量相關(guān)的信息，并對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一編輯。在使用無人機(jī)進(jìn)行射擊和測(cè)量時(shí)，必須保證采集線數(shù)據(jù)和物體線節(jié)點(diǎn)的精度，以保證立體信息獲取的準(zhǔn)確性。在一些特殊的環(huán)境中，等高線和地平線必須用手繪來收集信息。在測(cè)量區(qū)域內(nèi)房屋結(jié)構(gòu)信息時(shí)，需要找出房屋結(jié)構(gòu)屋面邊緣點(diǎn)，然后利用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量對(duì)屋檐測(cè)量結(jié)構(gòu)進(jìn)行修正，并利用自動(dòng)化直角對(duì)房屋測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。有些地方可能沒有被測(cè)量，所以標(biāo)記應(yīng)該是好的，將來在現(xiàn)場(chǎng)采集測(cè)量的同時(shí)可以很容易地找到測(cè)量的位置，可以保持特征測(cè)量的完整。此外，對(duì)于某些區(qū)域，可采用無人機(jī)操作進(jìn)行成像，借助自檢，自穩(wěn)定功能，對(duì)專門設(shè)計(jì)的圖像進(jìn)行干涉處理和校驗(yàn)，以機(jī)械變形糾正誤差，邊緣位置的補(bǔ)償攝像機(jī)也可通過姿態(tài)角旋轉(zhuǎn)提高測(cè)量精度。4?結(jié)語無人機(jī)攝影技術(shù)對(duì)數(shù)字地形測(cè)量具有重要意義。有了這種智能攝影技術(shù)，突破了傳統(tǒng)地形測(cè)量的諸多局限，解決以往地形測(cè)量在時(shí)間，空間，精度，成本等方面存在的問題，提高地形測(cè)量效率，獲得更全面，準(zhǔn)確，可靠的測(cè)量數(shù)據(jù)，利用相關(guān)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，促進(jìn)地形測(cè)量的創(chuàng)新發(fā)展，為我國(guó)地理測(cè)繪工作提供十分有力的技術(shù)支持。參考文獻(xiàn)[1]趙巖,張?jiān)蕽?周濤.無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在數(shù)字化地形測(cè)量的應(yīng)用[J].工程技術(shù)(文摘版),2021(2017-5):292-292.[2]徐燦.關(guān)于無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在數(shù)字化地形測(cè)量的運(yùn)用分析[J].2021(2017-16):295-295.[3]龍凌媛.無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在數(shù)字化地形測(cè)量中的應(yīng)用[J].無線互聯(lián)科技,2020,17(7):3.[4]李想.無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在地形測(cè)繪中的應(yīng)用探析[J].智能城市,2020,6(1):2.[5]劉艷祥.無人機(jī)航空攝影測(cè)量在地形測(cè)繪中的應(yīng)用研究[J].名城繪,2019(6):1.[6]邢政.數(shù)字化地形中無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用[J].中國(guó)高新區(qū),2019,000(015):23.