无人机摄影测量技术的探索与应用研究

2020-09-04付国兴

林业科技情报 2020年3期

付国兴

(黑龙江省林业设计研究院，黑龙江哈尔滨 150080)

我国科学技术在飞速发展的进程中，无人机摄影测量技术被应用在各个领域，该技术与普通的测量技术相比具有明显优势，可为我国工程测量提供极大便利。无人机摄影测量技术的可操作性强，具有较快的响应速度，加上产品种类多样，使之成为测绘行业不可缺少的工具。

1 无人机摄影测量技术测量系统组成分析

无人机摄影测量的构成部件较多，主要包括飞行平台、地面监控系统、飞控系统、POS设备、数码相机、发射回收系统、数据传输系统以及地面保障设备等。无人机能够在空中飞行，其主要原因在于计算机对无人机的控制。现阶段，在工程测量中经常使用的无人机有“垂直尾”型无人机、“倒栀尾”型无人机以及“双发型”无人机。数码相机在无人机摄影测量技术中起到的作用非常显著，工程测量中经常使用的数码相机品牌有佳能、尼康、飞思、索尼等。

2 无人机摄影测量技术的应用要点

2.1 无人机航空摄影

2.1.1 航线设计方面

分段设计是无人机摄影测量技术航线设计的主要方式，航线设计时需要制定8个平台高点位置。将其航线范围控制在八分之一航程之内，这样可有效避免区域差过大的情况，每一部分的测量区域都会重叠一部分，为后续的测量提供便利。

2.1.2 地形选择

航空摄影优先选择地表植被覆盖较少的地形，也可以选择完全没有植被覆盖的地形。摄影测量作业应尽量避开环境较为恶劣的区域，并依据摄影地形的差异性选择合适的太阳高度角。

2.2 无人机摄影测量控点布置

起始点和检测点优先选择C级、D级，将网络RTK系统与接收机连接，随后再进行测量工作。网络RTK流动站的操作有一定的具体要求，需要在CORS范围内进行，以此实现对数据的传输。在具体参数测量时，可以采用流动站设点的模式，确保测量数据的精确性。一般情况下，测量观测次数不少于2次，每次测量观测时都要严格审查相关内容。

2.3 无人机摄影数据的处理

2.3.1 调整比例

影像畸变差是相机坐标测量时需要借助的工具，此种测量方式与影像坐标差异较大，其主点坐标、非对称参数、对称参数、正比例系数是无人机摄影数据中常见的参数。

2.3.2 匹配DEM数据

DEM数据属于高程内容，依靠投影的方式便可完成该操作。目前，应用频率最高的软件是PG软件，在该软件的支持下可完成数据采集工作，实现DEM数据的匹配[1]。

3 无人机摄影技术的应用流程

3.1 明确区域范围

明确区域范围是无人机摄影技术应用中的首要环节。测量人员需要选择具有代表性的界址点，在GPS设备的支持下测量界址点的经纬度，之后将测量得出的数据采用谷歌软件进行展示，依照所测量得出的数据为后期的测量工作提供参考。在实际的工程测量中，单体项目实际的测量范围不大，在实测区域项目为单体项目的情况下，会对后期的测量工作带来一定不便，增加后期测量工作的难度，并不利于提高测量单位的经济效益。针对该问题需要测量人员将相邻的区域内容合并成一个。在测量区域增大的情况下，只需要一个架次便可完成所有的测量工作，分区测量可保障测量数据的全面性。

3.2 设计航带

以UV-2号无人机和尼康相机为例，f=36mm为实际拍摄焦距。其中航带设计的具体参数如表1所示。

表1航带设计的具体参数

3.3 布设测量像控点

通常情况下，像控点在项目区域范围一般设置9个，且像控点的布设一般在较为稳固的位置。在相对稳固的位置可满足高程测量对于具体数值的要求，并方便后期的平面测量，有助于落实好后期的测量检验工作。在实际测量工作中，需要在控制点的位置埋设混凝土做的标石，并采用现场浇筑的方式完成。其中，顶面规格为40cm×40cm，地面实际规格为60cm×60cm。在标石顶部的位置埋设钢钉，并在测量中做好标记工作，观测仪可采用5mm+1ppm的接收机开展作业[2]。

3.4 空三加密

如果数据处理采用的是空中三角测量的方式，在处理数据时需要采用影像输入、内部定向和连接点生成的方式，此种数据处理方式下可以生成相应的质量报告。随后，根据成果数据完全恢复之前的原始模型，也可根据地面实际情况采用分层数据采集方式，得到数字正射影像图。

4 无人机摄影测量技术在工程测量中的具体应用

4.1 测量区域的规划

工程测量中使用无人机摄影测量技术，首先需要规划实际的测量区域。测量区域的划分尽可能细致，杜绝测量区域划分不合理的问题，测量区域划分要与实际工作量相匹配。要做好前期准备工作，避免无人机拍摄到测量工作不需要的场景，造成资源浪费。工程测量中在使用无人机拍摄测量技术时，可将测量区域划分为相对固定的形状，为无人机拍摄提供方便[3-4]。

4.2 设计合理航线

受无人机自身特征的影响，要想完成长时间的测量任务是不现实的。通常情况下，一个工程项目需要多台无人机协同作业，一起完成航拍任务。因此，在测量之前需要工作人员全面检查无人机性能，确保每台无人机的线路完好无损，结合实际测量情况科学规划测量线路。多台无人机协同作业可确保拍摄画面的完整性，极大提高拍摄效率。但是，在使用多台无人机联合拍摄时，要注意避免因时间差的影响导致拍摄区域不全面。

4.3 测量区域控制网的建立

测量区域控制网的建立是工程测量中使用无人机摄像测量技术不可缺少的环节。参与工程测量的人员需要积极构建测量区域控制网，所谓区域控制网就是将一定的控制测量布点设置在测量区域内，构建其空中三角测量平差网。测量区域控制网内需要在控制点的辅助下，对实际工程情况进行测量。空三加密可以直接用于测量定向像片控制点平面位置和高程。在测量区域控制网的布置下可以为后期加密室内控制点提供方便。目前，无人机摄影测量技术在实际测图作业中所需的控制点和像片外方位元素可以为4D产品的生产提供数据资料支撑。此外，在测量区域控制网内构建统一的坐标系，在坐标系中可以计算相应的地面点坐标。

4.4 现场调控测量外控点

无人机摄影测量与工程测量要紧密配合，两者在协同配合的基础上，可以确保拍摄工作的全面性以及拍摄数据的准确性。参与工程测量的工作人员需要科学合理地设置像控点，在设置像控点时，测量工作人员需结合测量现场的实际情况，依照规划流程确保像控点设置的合理性。立体建模是工程测量中一项尤为重要的任务，在执行该任务时需要工作人员结合外控点实际情况，分析外控点布置的合理性[5-7]。