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无人机摄影测量技术在地形测绘工程中的应用及发展趋势

赵长全
  
安家(建筑与工程)
2022年9期
西安长安大学工程设计研究院有限公司 710064

摘要:随着城镇化进程的加快,我国重要基础设施建设取得了显著的成效。我国开展城市基础设施建设,促进地方经济发展。社会建设的保障是土地资源,因此我国需要充分利用土地资源,有效开展社会建设工作。在城市建设测量中广泛利用无人机航空摄影测量技术,可以提高基础设施测量精确性,可以减少测量工作的成本。在地形图测绘中利用无人机航空摄影测量技术,可以提高城市现代化建设速度,推动城市建设发展。本文就无人机摄影测量技术在地形测绘工程中的应用及发展趋势展开探讨。

关键词:无人机;航空摄影;测量技术;地形图测绘

引言

无人机航空摄影测量精确度影响着地形测绘工作的质量,属于一种新型的地形测绘技术。在测绘建设工程中,属于一项核心工作,在开展阶段应用无人机航空摄影测量技术,便于更精准地获取到工程建设区域的实际情况,适合应用在复杂化的地形中,对比传统化人工测绘方式,整体投资成本显著降低,工作效率与质量不断提升,为工程建设方案编制、施工作业安全管控等提供重要的参考依据,凸显出新型技术在地形测绘中的重要作用。

1无人机倾斜摄影测量技术

无人机倾斜摄影测量技术即通过在同一飞行平台上搭载五镜头相机或单镜头相机,同时从下视、前视、后视、左视、右视5个不同方向采集影像,结合影像照片POS数据,通过高效的数据采集及专业的数据处理软件生成倾斜三维模型。倾斜三维模型能让用户从多个角度观察,更加真实再现地物的实景,弥补了传统正射影像及DLG线划图在三维空间属性的不足;通过配套软件的应用,可以直接基于成果影像进行高度、长度、面积、角度的量测,实时获取多维度数据。同时输出DSM、DOM、DEM、DLG等多种成果。无人机倾斜摄影的飞行高度是航线设计的基础,航摄高度需要根据任务要求选择合适的地面分辨率,然后结合倾斜相机的性能,按照下式计算:

H=f×GSD/α

式中,H—航摄高度,m;f—镜头焦距,mm;α—像元尺寸,mm;GSD—地面分辨率,m。无人机倾斜摄影测量技术主要包括数据采集(影像采集、像控点测量)、空中三角测量、多视影像密集点匹配、数字表面模型数据生成、纹理贴合、实景三维建模、三维测图及外业调绘与补测等步骤。其中,最关键步骤是通过空中三角测量解算出像片的外方位元素,在此基础上,通过多视影像密集匹配算法获得点云,并纹理贴合生成三维模型。

2无人机摄影测量技术在地形测绘工程中的应用

2.1设计航测项目航线

在地形图测绘工作中利用无人机航空摄影测量技术,技术人员需要充分分析测绘区域的实际情况,根据调查情况合理划分区域,设计合理的航线图。在设计航线图的过程中,技术人员需要在设计图中标注飞行高度和航向以及航线数量。在利用无人机航空摄影测量技术的过程中,技术人员需要加强地面控制。为了全面覆盖航测区域,技术人员需要合理布设控制点,进一步提高无人机航测精度,在布设阶段需要结合测绘区域特征,科学的布设平高控制点和基线。此外技术人员需要结合分区影像结合部位布设像控点,同时在矿山范围内均匀的布设检查点。

2.2数据处理

无人机倾斜摄影测量系统采集到被测区域的原始数据后,要先进行影像质量的检查,剔除不合格数据,补拍不合格区域。影像质量检查会对最终的成果效果产生直接影响,而飞地质量、影像质量则是影响影像质量的两大重要因素,因此要仔细检查航向重叠度、旁向重叠度、相片倾角与旋角、航线弯曲度与航高差等飞行质量,也不能忽略影像清晰度、色调的一致性、层次是否鲜明或者反差是否合理等。此外,还要剔除重影、模糊、位置偏移、阴影、反光及存在明显不清晰点等影像问题,剔除后的影像如果会对后续建模及测图产生影响需要补拍;影像质量检查完毕后即可进行几何校正、区域网联合平差等处理,保证数据在三维空间中呈现出空间位置与姿态数据,最后相片上每个像素对应真实的地理坐标位置。

2.3实施空中三角测量技术

在实际测绘之前,工作人员需要明确测绘工作要求,采集目标区域的信息,勘察空域和现场环境之后,技术人员需要设立设计规划无人机飞行航线,再开展空中三角测量。利用空中三角测量技术的过程中,技术人员首先需要利用空中加密技术,加密设计区域空地位置,提高摄像专一性,合理设置加密距离,处理特殊地形,控制高度差,避免影响到工作质量。在平台区域中也可以开展空中三角加密,利用空中三角测量方法,可以合理地规划边缘位置。此外需要利用空中三角测量技术设置空中加密点,如果在工作中遇到问题,技术人员可以及时调整像素数据,优化数据分析效果。利用空中三角测量方法,技术人员需要制订合理的空中三角测量方案,做好前期准备工作,确定方案之后,需要进一步完善工作细节。工作人员在准备数据的阶段需要统一格式,转变影像为jpg格式,此外需要调整相机焦距,根据实际情况合理规划测量路线。技术人员需要结合实际情况,如果无人机缺乏专业的相机,将会引发数据误差,因此技术人员需要利用专业处理软件。技术人员要及时、准确地录入处理好的图片和数据,合理设定参数,利用软件实现自动定向效果,有效去除多余像点,并且可以相互交错编辑连接点。结束测量工作之后,需要及时处理相关数据,满足整体工作要求,利用合适的软件分析数据。

2.4误差控制

影响无人机航空摄影测量数据准确的因素较多,如:气候因素、人为因素、外界因素、仪器因素等,考虑地形测绘工作成效,还需在使用前就对其常规问题深度探究,提出相应的防控措施与解决方案,使其误差始终控制在标准范畴内。例如:关于人为因素影响所产生的问题处理,就需加大人才培养力度,要求人员技术水平、实践能力、鉴别能力等较强,端正自身的工作态度,在数据采集、无人机操控、数据传输等各项工作环节中均保证作业操作的规范性;如果是气候因素影响,建议以地质勘察工作为前提,组建专业化工作小组,应用勘察设备与计算机,也能获取到相应的信息数据,为无人机航空摄影测量技术应用方案编制提供参考依据,避免测绘阶段引发不必要的问题;再考虑仪器误差因素的影响,工作核心要放在仪器检测、试运行、维护等方面,使用前能精准校正,较为典型的就是传感器量化系统误差,通过防控措施实施,可避免误差问题持续发生。

3无人机航空摄影测量的应用成果

(1)城市应急任务需要的测绘资料。城市发展过程中会遇到各种应急事件,在处理应急事件的过程中需要利用准确的影像数据,利用无人机航空摄影测量技术,提供实时性的测绘资料,综合利用无线通信技术和计算机技术等,及时提供测绘资料,及时完成城市应急任务。(2)监测重点区域。在城市化发展过程中,不断加大力度监管城市发展动态,技术人员需要定期更新比例尺,获取精确性的测绘数据。利用无人机航空摄影测量技术,可以实现动态监测,同时可以自动比较DSM检测结果,再套合DOM之后,因此获取检测结果。

结语

掌握无人机航空摄影测量技术优势及对地形测绘工作的影响,在整个实施阶段强调测绘高程精度控制,并对技术人员专业能力、实践水平等提出更高要求,才可保证地形测绘工作顺利开展,并创造良好的经济效益。从行业长远发展角度探析,必须在技术手段方面不断创新,以科技的力量改变行业发展现状,推动行业可持续发展。

参考文献

[1]郝兰朋.无人机摄影测量技术在矿山大比例尺地形图快速更新中的应用[J].中国金属通报,2020(06):265-266.

[2]霍伟奇.无人机倾斜摄影测量技术在大比例尺地形图测绘中的应用研究[J].河南建材,2019(06):111-112.

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[4]周永丹.浅谈无人机倾斜摄影测量技术在大比例尺地形图测绘中的应用[J].科技风,2019(15):238.

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