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数字航空摄影测量数据处理关键技术
摘要:目前我国城市化建设和科技水平的快速发展,我国信息技术发展也十分快速。为了全面提升土地资源使用效率,必须首先做好土地测量工作,以此促进土地保护工作转型,科学规划土地资源。在开展测量工作时,应当合理应用地籍测绘技术,全面提升测绘效果。应用测量技术能够为土地资源管理提供数据支持。无人机摄影测量技术主要是由无人机信号传输、非专业量测数码相机、定位导航、飞行控制操作、无线电遥测等系统组成,该项测量技术便于操作,分辨率高,环境影响程度比较小,性价比较高,作业周期比较短。由于无人机具备以上优势,因此可以广泛应用于地籍测绘工作中,同时可以获得良好的勘测效果。
关键词:摄影;控制点;三维建模;模型精度
引言
摄影测量系统实时精准控制技术,首次设计并搭建了以高速摄影测量系统为主,遥测传输系统、分布式网络通信系统、机载测试系统等为辅的多维立体化摄影测量系统。基于无线有线双模式结合的方式实现了机载、动平台等多源信息的获取,通过分析研究高速像机的工作模式,设计了无关联信号的触发判据算法,并通过图像处理的方法解决了像机误触发问题,误触发率降低至0.76%,大大降低了像机误触发概率,实现高速摄影测量系统的智能化,高效完成了某型机动平台高速摄影测量的实时精准控制。
1概念
像控点:是摄影测量控制加密和测图的基础,在野外实地的像控点目标选择的好坏与指定或选择点位的准确度、布设方式等,将直接影响像片成果的精度。像片控制测量是指:在作业区航空航天生产的像片上,对应实地关联测定的控制点平面位置和高程的测量工作。以一条航线段、或一个地块区域为单位,从而进行像片控制点的布设。现阶段,像片控制点测量方法有大致三种布设类型,即:航线型、区域型、立体像对型,常见的是区域性网法。其原因是:在实现所采集的控制点相对较少,但就点位布设的位置而言,也容易符合摄影测量的要求(简单的说:增加布设控制点的数量及密度与达到摄影测量规范要求有直接的关系)。
2摄影测量技术
2.1测量和布设摄影控制点
无人机低空航拍必须明确摄像控制点,保证摄像位置地势平缓,以免由于层数过高所致建筑物受影响,降低摄像结果精确度,影响摄像精度。在控制摄像点时,应当确保控制点周边交通系统的畅通性。需要注意的是,控制点和强电磁辐射源头间保持标准安全距离,保证摄像点和强电磁辐射源距离大于5度重叠。此外,在试验点周边设置区域网,用于摄影辅助,同时将控制点设置工作落实到具体航拍区域内。在摄像操作时,摄像控制点应当沿着航线前进方向设置,邻近摄像控制点间隔距离大于200m。在设置点位时,必须将点位设置在平缓位置,使用鲜亮颜色标注点位具体位置。为了保证点位空间位置测绘落实到具体位置,需要应用连续运行参考站网络中的实时动态差分法,对不同测绘点摄像的像素点进行测量,以此确保地籍测绘参数小于3cm,之后计算平均值即可。
2.2像机误触发研究
高速像机触发后,高速摄像机阵地拍摄完成后,操作人员根据拍摄时长、有效图像帧数与存放的内存位置填写相应软件的指令网络包,并通过组播模式在主控网中进行发布。各台分控计算机通过主控网组播模式接收到该指令网络包,以事前规定好的格式提取其中的拍摄时长、有效图像帧数与存放位置,并考虑各台站点位置、角度、帧数区别,计算出自身的下载指令,并执行指令。下载数据直接从IP地址下载至磁盘阵列。利用组播技术,完成高速像机测试影像远程智能卸载,高速像机在完成触发拍摄任务后,不经过人为干预,自动将视频数据下载到不同的工作站中。
2.3控制点数量
为便于分析不同数量控制点对模型精度的影响,将不同航线布设情况下,不同控制点数量的三维模型平面、高程均方根误差变化趋势以折线图形式呈现:①三种航线均方根误差所呈现的整体趋势基本一致,即随着控制点数量增多,均方根误差减小,模型位置精度增高;②控制点数量的无限增多并不能使模型精度无限增高,三种航线均呈现出随控制点数量增多,均方根误差减少至极值的趋势,航线2和航线3的平面均方根误差以及航线1的高程均方根误差均出现小幅度增大的情况;③平面均方根误差整体高于高程均方根误差,这一特征不随控制点数量变化而变化。
2.4布设的优势
(1)相比上述三种示例的像片校正处理的精度要高,特别是比三维立体建模的精度要高;(2)作业效率要比后两种高(比示例一的布点数量要多);(3)可塑性强,从科技创新的角度出发,在广域的生产实践中,可深度探索是否将构造物的投影角点作为局部的像片控制点;之后以点连成线段、面状或面域等。随着无人机摄影技术水平的提升,我国开始研发海星影像处理技术、自动空三技术和匹配技术,增加多种数据摄像处理软件,为地籍测绘处理奠定良好基础。在此发展背景下,应用无人机摄像数据处理技术,能够基于现有摄影技术支持,获得拍摄画面信息,以此提升参数精确度。在数字高程矩阵、数字表面模型帮助下,测量技术应用人员能够全面落实信息处理工作。无人机摄影测量技术的应用流程如下:1)采集相关数据参数,之后通过数据平台,高效缓存全球定位系统数据、定位定姿系统数据。通过缓存结果,为地籍测绘工作提供数据支持。2)科学处理缓存数据,智能匹配缓存数据与计算机,利用光束区域网平差方式分析和处理相关数据,以此实现数据匹配,同时能够作为影像区、外部区方位的确定依据。
结语
摄影测量相对控制算法。该算法利用数码相机拍摄工程实验场地的数字影像,采用相对控制方式,可获得大量物方监测点间的位移变形情况,具有外业数据采集简单快捷、内业处理数字化等特点,实验证明具有较高的精度和可靠性。现总结了近景摄影测量工程应用新思路,并提出了近景摄影测量相对控制算法在土木工程变形监测中的新技术,可广泛应用于大桥挠度、隧道沉降收敛、公路边坡等工程监控量测中。在无人机技术发展过程中,地籍测绘工程广泛运用无人机摄影测量技术,能够发挥高效率、高分辨率、高安全性及低成本优势,(1)控制点数量越多,模型精度越高;控制点数量持续增加,模型精度增高趋势趋于平缓;12个控制点时性价比较高,即平均1km2约4~5个点。(2)相较于控制点数量,控制点分布对模型精度的影响性更高,即使不满足1km24~5个控制点,保证四角分布的情况下精度也可满足产品规范要求。(3)在无法增加控制点布设以满足分布要求和数量要求的情况下,交叉航线可一定程度提升平面精度。(4)控制点布设必须保证四角布设,否则将造成精度超限和分区模型难以接边的结果。(5)控制点所能控制的区域有限,为保证不出现分区建模接边分层问题,分区边缘需均匀布设控制点。
参考文献
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