测绘工程中无人机摄影测量技术运用分析

2020-03-08余力祁亚科张柏林张亚杰

工程建设与设计 2020年10期

余力，祁亚科，张柏林，张亚杰

（河南省煤田地质局一队，郑州450000）

1 无人机摄影测量技术概述

无人机航空摄影测量是一种新型测量方式，具有成本低、机动灵活、工作效率高等优点，在小区域和飞行困难的地区可以快速获取高分辨率影像，极大地减少了测绘外业工作量，大幅度提高了工作效率。当前，通过无人机航空摄影测量技术可以较为轻松地获得小于或等于1∶1 000 比例尺的数字化地图成果。如果采用倾斜摄影测量技术，选择适当的数据处理方法，获得的成果精度会更高。在数据处理过程中，数字化成果的平面精度较易达到规范要求，而高程数据的精度则不易达到。常用的高程数据提取方法有：人工提取法、点云分类法、地面模型提取法等。

2 无人机摄影测量技术的应用流程

2.1 像控点布设

像控点布设需要根据设计网型在成图范围内布设像控点。在布设过程中，需要遵循均匀性原则，根据不同的比例尺、地形条件、处理方法等要求布设，并且需要根据具体要求按照不同的密度布设在测区范围内。此外，还要考虑测区内的交通和地物等特征。

2.2 外业航飞

外业航飞主要是在多旋翼无人机飞行平台中搭载5 镜头相机进行多架次航测，通过从不同的角度拍摄地面影像，获取建筑侧面纹理信息，获取稳定、高清的原始数码影像、照片拍摄点空间位置、姿态信息，根据相机畸变参数，利用空三软件做好匹配、平差、拼接等工作,最终生产出满足标准要求的数字正射影像图DOM、数字高程模型DEM 等数据，再通过倾斜三维建模系统实现三维实景重现。需要注意的是，在野外飞行作业过程中，测量技术人员需要制订完善的计划，确定飞行路线，随后进行试飞，并对飞行过程中的意外情况进行分析并确定预案。

2.3 内业数据处理

无人机遥感技术最核心的工作是处理数据，通过处理相关数据可以获取最终的影像和数字测绘产品。在数据处理过程中，除了采用遥感技术，还需要以人工计算筛选技术作为基础，及时地舍弃不满足要求的数据，提高数据的准确性。另外，在对无人机飞行路线的确认中，同样需要进行相应的数据采集，为了确保航线的精确度，通常还会对采集的数据进行再次检验，避免数据的错误导致飞行航线偏离影响工作效率。

3 测绘工程中无人机摄影测量技术的应用

3.1 在现代化矿山工程中的应用

在矿山环境治理过程中，相关部门可以利用无人机摄影测量技术进行测绘，提高测量数据的准确性。现阶段，社会各界更加注重矿山建设的环保性，这就需要做好矿山环境治理工作，恢复矿山生态环境。为了实现这一目标，相关部门可以利用无人机摄影测量技术，在无人机中搭载更多传感器，获取雷达、真彩色、多光谱等矿区遥感数据，将数据传输到计算机，应用相关软件对其进行处理后，完成定性与定量分析工作，以获取准确的实时信息，了解矿山的环境治理和恢复现状，对绿色矿山建设成果进行有效分析[1]。

3.2 在自然灾害救援中的应用

在社会的快速发展中，出现了很多人为破坏自然环境的行为，导致生态环境日益恶劣，洪涝灾害、地震、泥石流等自然灾害的发生更加频繁。发生自然灾害时，相关部门需要尽快予以救援，获取准确的灾区信息，避免因自然灾害带来严重的人员伤亡和财产损失，并进行灾后重建。通常情况下，发生大型自然灾害后，灾区与外地道路、通讯会被阻断，救援部门无法及时地获取灾情信息。为了解决这一问题，相关部门需要引进无人机摄影测量技术，及时获取灾区的地形、地貌信息，对受害者位置进行标记，获取清晰的灾区影像，并及时将各项信息传输到救援基地，有助于救援队伍迅速制订救援方案，为受害者的生命安全提供保障[2]。

4 无人机摄影测量技术的应用实例

4.1 工程实例

某露天矿经多年开采后，形成了面积较大的采坑4 个，面积约2.9km2，现进行矿山环境恢复治理，首先要绘制采矿区范围内的高精度地形图。由于区域内地形复杂，坡陡坑深，进行人工实测危险系数较大，且工期较长，故采用无人机摄影测量技术获得1∶1 000 地形图。

4.2 应用流程

4.2.1 选择无人机类型

在测量准备阶段，组织专业人员分析矿山基本情况、周边环境、气候条件、摄影面积等，以此确定无人机的类型，并根据无人机性能要求设计合理的规划航线。本次测量无人机平台采用大疆精灵4Pro，相机型号为FC6310，图像像素为5 472×3 648，焦距8.8mm，飞行控制软件为PIX4D CAPTURE，飞行高度130m，地面分辨率为3.6cm。

4.2.2 像片控制测量

矿山地质环境具有一定的复杂性，为了提高测量精度，本次测量共布设像控点9 个，均匀分布于测区周围，能覆盖整个测区，地形条件复杂地方适当加密像控点。

4.2.3 外业航飞

采用随机的遥控平台控制飞行，本次共飞行6 个架次，航空摄影测量航向重叠率80%，旁向重叠率70%，航摄高度相对于地面120m。

4.2.4 内业数据处理

航空摄影外业完成后，需要对航摄数据进行内业处理。对无人机获取的数据进行检查后，要按照一定的间隔进行地面高程数据的采集。在地形数据采集中，着重采集地形变化特征点，如坎顶、坎拐点、变坡点及坎脚高程，在地形变化特征点间距离较大处进行适当加大数据采集量。然后利用制图软件对地物进行采集，最终形成1∶1 000 地形图。地形图形成后，对成图精度进行检验，共抽检地形点93 个，经统计分析，抽检点平均误差如下：DX=0.037m，DY=0.026m，DH=0.041m，符合相关规范的要求。在本工程中，通采用无人机摄影测量技术，能够自动、定向分析航行路线，对航线数据的准确性进行分析，根据地形环境、地貌特征的实际情况，合理地选择飞行路线，确保操作的连贯性，内业数据处理后生产的测绘产品精度较高。另外，节省了更多的时间和资源。