无人机航测在大比例尺地形图测绘中的应用探究

2019-02-10徐勇

世界有色金属 2019年2期

徐勇

（中国建筑材料工业地质勘查中心安徽总队，安徽合肥 230000）

在居民区等复杂区域建设过程中，大比例尺地形图工程测绘效率会受到严重影响，甚至还会出现很多无法施测的区域。在传统航空摄影测量技术实施过程中，除了昂贵的航摄仪器外，对天气等因素要求很高，无法在小面积大比例尺地形图测绘上发挥出作用。而无人机航测技术摄影周期极短，成本较低，已经在很多测绘工作之中得到应用。

1 航空摄影测量的发展

（1）航空摄影测量概述。在摄影测量发展过程中，航空摄影测量属于其中的分支结构，该技术在近年来发展十分迅速，而且具备测量面积广、地图格式多样性等特点，受到了相关行业的高度赞扬。所谓航空摄影测量，主要是以飞机或者是其他飞行设备为基础，安装航摄仪器，提前制定好飞行路线，其中配备的航摄仪器可以对遥感影像进行连续获取，实现对控制点的有效测量。之后，工作人员可以利用特定仪器，构建三维立体采集等工作内容，最终呈现出不同形式的地图产品。站在实际工作角度来说，航空摄影测量作业主要涉及两部分内容，即航测外业和航测内业。其中，航测内业主要进行像片获取、像片控制点联测等工作。内业作业主要是处理得到的影像，以及三维立体采集等内容。

（2）航摄相机及航摄像片分类。航摄影像的获取属于是测量作业开展的第一步内容，更是后续工作开展的基础所在。所以说，具体航摄影像好坏情况，与后期航测作业质量息息相关。现如今，航摄仪器越来越先进，遥感影像格式也出现了变化。站在物理属性角度来说，航摄影像主要包括胶片式和数码式两种类型。其中，胶片式影像主要是在相机拍摄之后，对其中的底片进行获取，之后通过冲洗和打印形式来得到像片。数码影像则是在拍摄完成之后，对电子形式的数码影像进行直接获取，并不需要进行冲洗等操作，便可以直接参与到后期工作，让整个工作流程更加便捷。截止到目前，在航摄相片获取上，主要以数码相片为主，传统胶片式方式渐渐被替代[1]。

（3）无人机技术的兴起。在传统飞机摄影测量工作开展过程中，虽然能够展示出很多优势，但由于测量成本较高，开展程序较为繁琐，导致很多测量无法通过该种方式得到准确结果。随着计算机技术的发展，以及经济市场的完善，无人机测量技术逐渐被人们所熟知。在无人机航空摄影测量系统构建上，主要包括以下几部分内容，即无人机飞行装置、飞行控制系统以及地面装备系统等。在飞行装置配备上，涉及到传感器、导航器等设备，而且在无人机巡航速度、抗风能力等方面均有明确要求。其次，在飞行控制系统研究上，主要是确保飞行平台能够始终处于正常工作状态，这其中包括惯性导航系统、信号接收机等。截止到目前，很多无人机上均会安装自动驾驶控制仪器，在起飞之后，可以对影像进行自动获取，并不需要人工进行控制和操作。

2 无人机航测在大比例尺地形图测绘中的应用

（1）地面站控制系统。在地面控制系统构建上，主要内容包括数传电台、地面站软件以及计算机三方面。站在实际工作角度来说，控制系统在飞行数据和定位信息获取上，主要是借助于控制软件的实时显示，在获得飞行数据和坐标内容同时，还能通过计算机地面软件系统，统计出飞机飞行的实时参数和航线，对无人机的飞行进行遥控指挥。通过上述操作，整个无人机的自动驾驶能力也会得到进一步强化，工作人员可以在其系统之中事先输入好飞行轨迹，确保其航线飞行任务的自动执行，只有这样，才能让航迹任务得到有效更改。

（2）航线及像控点布设。整个航线和像控点布设，主要以区域网法布置为主，总的来说，平地的第一条航线和最后一条航线布点基数不得超过8，如果地区处于微丘陵地域，基线数不得超过12，重丘陵地区的基线数不得超过16。

另外，在整个布点布置过程中，应遵循各航线的布点规律，尤其是在出现不规则网端点后，四角处的偶点应具备双点特点。如果遇到像控点目标不容易选择，其中小部分可以改为高程点，并通过分段拟合方式对其进行检验。另外，在像控点选择过程中，除了确保影像清晰之外，还要将物体的交点和顶点展示出来。区域网布点方案很多，最为常见的便是九点法，在很多不规则区域之中，如果相隔20条基线，可以在其中间位置处布置一个平高点，从而为后续工作开展提供良好条件[2]。

（3）空中三角测量。如果以传统作业方法开展三角形测量工作，会消耗大量的工作时间，而且还需要大量人工对其进行辅助操作，工作量提升幅度较为明显。之所以会出现上述情况，主要是由于工作中需要进行加密点转测、连接点选取等内容。随着航测技术的不断发展，空中三角测量技术也得到了更好的完善，逐渐由发展走向成熟。尤其是在自动空中三角测量作业上，除了控制点转刺操作需要人工进行，其他内容均可以在计算机上操作，实现了作业过程的有效简化。截止到目前，空中三角测量在实际工作过程中显得十分智能，不但可以做好同名点和连接点的选取工作，还能将一些粗差的功能剔除出去。换句话说，在计算机的作用下，系统可以将超限的点位自动剔除，做到既迅速又准确。对于保留下的加密点，工作人员可以根据实际测区需求，对其点密度进行选择，所选择的点位不但可以实现立体像的有效对接，还能进一步提升加密点质量，最终将空三加密环节作用全面发挥出来。新型空三加密优势如下：首先，自身自动化程度更高，作业速度快，可以将内业工作量大大降低；其次，提升对各种复杂地形的适应能力；最后，自身加密精度较高。

（4）POS技术辅助空三加密。由于全球定位技术的发展，让航测技术变得更加完善，在控三作业上，进一步降低了人工作业量，降低对地面控制点的依赖性。其中，POS技术主要是对GPS动态定位技术进行合理利用，从而对三维坐标进行获取，之后利用IMU将曝光瞬间飞机的三个姿态角展示出来，这样一来，外方位元素值便会展示出来，让外业控制点的作用越来越小。通过POS技术的辅助，人工作业步骤和时间进一步下降，同时还能与实际规范精度要求相符，不但可以将内业作业效率提升，还会使得航测作用成图周期时间变得更短。该项技术的主要原理就是通过GPS技术和IMU技术，成功获取外方位元素，实现其理论层面的相互对等[3]。