无人机航空摄影测量在风能开发勘测中的应用

2016-11-30王伟,李楠,马啸

山东工业技术 2016年22期

王伟,李楠,马啸

（1.中国石油大学（华东）地球科学与技术学院,山东青岛 266580; 2.东方地球物理公司装备服务处测量服务中心,河北涿州 072750;3.山东正元数字城市建设有限公司,山东烟台 264670）

王伟1,3,李楠2,马啸3

随着社会的快速发展，无人机航空摄影测量在开发勘测中的应用十分重要。其不仅能够让风能开发勘测的效率得到全面的提升，而且还能让摄影测量的精确度增加。因此，无人机航空摄影测量技术的应用价值巨大。本文主要针对无人机航空摄影测量在风能开发勘测中的应用进行分析。

无人机;航空摄影;测量;风能

在进行风能开发勘测的过程中，无人机航空摄影测量能够让测量的精度大幅度提升。但是在实际的测量过程中，其依旧需要把握多方面的测量因素，对无人机摄影的特点和技术装备进行全面的分析。同时还要结合工程实例，对其三维加密技术进行深层次的把握。

1 无人机航摄技术简介

无人机的航空拍摄是以无人驾驶飞机为空中平台，通过摄像机和高分辨率的数码相机获取视频信息，对于图像信息的处理，可以通过航空摄影的拍摄工作，并且能够制成一系列的3D产品，例如：正摄影像图、数字高程模型、地形图等。无人机航摄技术集航空拍摄测量、遥控、遥感、高空拍摄于一体。无人机的成本较低、灵活机动、结构简单，不仅能够执行有人飞机执行的任务，还能够完成有人飞机不能完成的任务。

2 无人机航空摄影技术的应用概况

2.1 无人机航空摄影技术的应用特点

无人机的航摄是集齐了各种先进的技术和设备，小型的系统，相比于常规的航摄系统，具有以下几个特点：1）不需要专业的起降机场。2）携带方便、能够高效、快速的执行各种飞行任务。3）系统集成度高、体积小。无人机的机身和机翼都较小，无人机的系统集中了数码相机传感器、通讯系统、飞行控制设备、全球卫星导航系统设备、飞行平台等。无人机的各种设备技术和整体系统都发展的相对成熟。4）对于天气条件的要求较低。5）现势性强、影像的分辨率较低。6）无人机的系统简单，容易维护。7）工程具有较低的风险。

2.2 无人机摄影测量技术应用现状

随着3S技术、数码相机技术、数字通讯技术、自动控制技术、计算机技术的发展，无人机的航摄技术也随之迅速发展起来，能够有效地补充航测遥感领域，随着无人机航拍技术的需求不断扩大，在各个领域中都可以应用无人机航拍技术，例如：矿产开发、森林管理、生态保护、环境治理、测绘、数字农业、网线铺设、城市交通、灾害评估与预测、突发事件的实时监控、城市规划、土地面积管理、国土资源调查、通信站点的建设、素质城市的建设、国家接触地图的测绘等，具有较为重要的国民经济发展的意义。

3 工程应用实例

（1）获取数据。现以某地风电场航空摄影项目为例，其作业过程中采用无人机航拍，相对航拍高度为900米，实际成图比例为1：2000，此次航拍共派出六个航拍机。

（2）数据情况。经过一系列的预处理工作，格式转换、畸形纠正，总共获取有效航片的数量为1813张，航片的色彩清晰、均匀，颜色饱和，没有刮痕，层次丰富。

（3）外业控制测量与调绘。在正式的进行调绘工作前，需要进行定量处理，对于粗略的POS数据进行空三加密的方式，再通过无缝镶嵌的技术，生成大幅的面影像，最后将影像冲洗出来，供外业控制调绘和测量时使用。

（4）基础控制测量。本次的航拍测量采用了GPS技术进行标准的精度测量，总共收集到了7个已知点，埋设了49个基础的控制点。在野外进行调绘是一般采取综合判读的调绘法，先在室内进行判读调绘，然后再到野外定性、调查和检核，最后在室内进行整体描绘，为了能够对外业现场进行核实，需要制作以正射影像图为标准，将影像打印出来，图片上需要标出明显的地标建筑，调绘只能够对数量和性质进行说明，形状和位置应该以内业的立体模型为主。调绘的内容包括地理名称、土质、植被、地貌、管线、交通信号以及居民地的设备等。

4 空三加密及地形图测绘

4.1 空三加密

采用全数字平台作业，由空三加密的测量工作站完成，需经过控制点转刺、自动生成连接点、内定向、影像输入、区域网平差等过程。这个项目需要进行两个加密区的作业，使得空三精度能够提高，为了能够满足标准的规范要求，最后输出空三测量结果。

4.2 地形图测绘及修测

（1）对于立体模型中的数据采集，可以通过空三的成果恢复立体模型，对地标建筑物的采集按照编码进行分成，采集区域内要保证居民的和独立的地标建筑较少，要考虑到道路和地貌的因素。

（2）图形编辑。作业平台的符号库、线型和比例尺的设置，能够将采集到的图形转化为CAD的数据，然后再将地形图转化成文件的形式，最后再通过调绘片检测地标建筑物的遗漏。

（3）地形图修测。在发现测量平台精度不符合标准时，对于内业数据的修测可以利用外业的数据。被利用的外业数据不能再对图形中的检查点进行检查。

4.3 DEM、DOM产品生产

对于立体数据的采集的精度取决于地图的精度，当图片中插入DEM时，会使图片的精度降低。DOM可以由数字高程模型和内外方位元素构成DEM，对于影像的重新采集可以运用微分纠正软件，对于测量数据的不真实，可以通过纠正因飞机倾斜、地面起伏而造成的失误，可将中心投影的形式转换为垂直投影，最终可得到单张的正射影像的相片,通过检查编辑、裁切、镶嵌、匀光、调色等步骤，使得单片正射影像生成区域正射影像图。