地质测绘中无人机低空摄影测量技术应用探析

2021-11-30季享

中国金属通报 2021年1期

季享

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第六地质大队，新疆哈密 839000）

近年来，伴随经济社会高速发展以及科学技术日新月异，在测绘领域当中也出现了很多新型测绘技术手段，如人工测绘方法，GPS测绘以及无人机测绘技术等，尤其是无人机测绘，其应用领域非常广泛，而且测绘性能非常优越，我投入较低，所以在地质测绘行业当中，无人机测绘技术得到了普及应用，并发挥着越来越重要的作用。然而在无人机测绘技术应用过程当中，虽然早期阶段的无人机测绘和人工测绘相比优势非常突出，然而依然存在很多缺陷，近年来伴随研发力度的日渐深入，基于无人机技术前提下发展起来的无人机低空摄影测量技术，有效解决了早期阶段无人机测绘存在的各种弊端。无人机低空摄影测量技术与航空摄影、POS数据和航摄相机参数相结合，通过对三者的有效控制和调整，可以将获取到的数据实施预处理工作，并经过加密手段确保数据更加稳定传输，应用于地质测绘领域当中，大大提高了地质测绘效率和质量，由此可见，在地质领域当中，应用无人机低空摄影测量技术具有非常高的应用价值。下文当中主要结合实践主要对无人机低空摄影技术在地质测绘当中的应用进行分析探讨，以供参考[1]。

1 无人机低空摄影测量应用优势

1.1 采集图像清晰度高

无人机属于低空飞行，一般其飞行高度主要处在50m～1000m飞行高度范围，为航空近景摄影测量技术，摄影测量过程当中能够实现亚米级的测量精度，一般处于0.1m～0.5m的精度范围，与1：1000测图要求相符合，更能达到精细测绘的要求。相较于传统无人机技术，无人机低空摄影测量技术，虽然在测量工作开展过程当中，都是运用无人机及相应的地面控制台和摄影设备来完成，但在图像清晰度方面，无人机低空摄影测量能够获取更高清晰度的图像数据，这是无人机低空素养测量技术具有的优势所在，大幅提高了测绘质量，运用此项技术获得高清晰度的图像信息，最为重要的环节是传输数据之前，已经开展了数据预处理工作，及实施测绘工作之前，已经通过人工手段，依照清晰度要求，合理调整航摄影像以及航摄相机参数和POS数据等，保证这些符合清晰度要求前提下，将无人机启动开展相应测绘工作，实施测绘工作过程当中，无人机获取到的图像信息，传输过程当中能够依照调整结果要求进行校准，保证图像获取更加清晰，为人工查阅提供便利[2]。

1.2 具有很高的工作效率

无人机低空摄影测量技术，不仅能够获取更高清晰度的图像，而且与传统无人机技术相比，该项技术的工作效率更高，传统无人机技术为了对高清晰度的图像进行采集，通常利用控制无人机飞行速度来实现，由于无人机飞行速度较快，这是由于无人机高速飞行下，会引发成像模糊，这是传统无人机技术很难避免的问题。而运用无人机低空摄影测量技术，由于数据进行相应的预处理，能够更大程度上保证图像清晰度，因此不用对无人机飞行过程当中的速度问题进行顾忌，可以在高速条件下实现拍摄，这更加体现出无人机低空适应技术和传统无人机技术相比具有的优势性[3]。

1.3 不会受到云层干扰

相较于传统的无人机技术，无人机低空摄影测量技术作业过程当中其高度相对较低，所以在实施此项工作过程当中，云层几乎不会对低空无人机摄影测量技术成像质量造成干扰，这是无人机低空摄影测量技术在测量过程当中具有的又一大优势。无人机低空摄影测量技术一般主要在50m～1000m的高度范围飞行，所以此项技术又称之为近景航空摄影测量技术，飞行过程中由于在云层之下超低空飞行，使普通航空摄影技术以及卫星光学遥感技术，遭受云层遮挡的问题得到了很好解决，相较于普通航空摄影以及卫星遥感技术获取的影像信息更加的清晰和准确，而且低空摄影测量技术应用过程当中可以对建筑物个层面进行高分辨率纹理影像获取，使普通航空摄影技术以及卫星遥感技术测量过程当中，遭遇高层建筑物遮挡的问题得到有效弥补，而且还能大幅提高成像质量，不会受到云层干扰影响。传统无人机技术和低空摄影测量技术相比，在其拍摄过程当中必须要在更高高度范围内实现，存在非常严重的云层干扰情况。

1.4 性能优势

无人机低空摄影测量技术是基于传统无人机技术基础上发展起来的一种新型测绘技术手段，不仅具有传统无人机测量技术具有的诸多优势，而且操作起来非常安全灵活，能够对早期阶段人工测绘全面取代。无人机低空摄影技术灵活性优势主要体现在，由于测绘区域有着复杂的地表情况，人工测量需要将诸多影响因素排除之后才能进行测绘，低空摄影测量技术，不必对这些因素进行考虑，可以对这些障碍直接穿越高效率的开展测绘工作。同时在安全性方面，由于测绘区域地表非常复杂，危险性因素众多，如水体，坑洞等给工作人员带来很大的安全风险，而运用低空摄影测量技术，这些不足可以得到迎刃而解，还能大幅提高撤回效率和质量，无人机测绘过程当中非常机动灵活，一般受到气候和空中管制影响因素非常小，而且恶劣的环境条件下也能够对精准影像信息进行获取，即使设备发生故障，也不会对人员造成伤亡，所以其安全性非常高。

1.5 成本投入低，操作简便

无人机低空摄影技术，应用过程当中在成本投入方面非常低，而且，操作员培养可以在较短时期内完成，在保养维修过程当中也十分简便，不需要进行机场起降，所以此项技术是将测量和摄影融为一体的先进技术手段。

1.6 周期短、效率高

对于一些较小面积的大比例尺地形图测量，由于空域管理和天气因素影响，运用大飞机航空摄影测量需要非常大的成本投入，而运用前野外数据采集方法进行成图，需要投入大量的作业量，这些都会增加作业成本，而通过工程化，实用化开发无人机遥感系统，可以将其快速，机动以及经济等诸多方面优势充分发挥出来，在轻雾天以及阴天条件下也能获取较为清晰的影像，可以将很多野外工作进行内业转化，控制和减少劳动力投入，增强劳动效率和精度。

2 如何高效应用无人机低空摄影测量技术

在地质测绘工作当中，应用无人机低空摄影测量技术主要包括准备，实施以及总结等几个阶段。

2.1 准备阶段

（1）确认测绘范围。对于地质测绘工作而言，主要是针对响应范围，开展地质情况测绘一种重要工作手段，所以无人机低空摄影测量，最重要的是首先应当对撤回范围充分明确，在确认测绘范围过程中，和常规测绘相同，主要是依照项目需求来对总占地面积进行确认，然后依照总占地面积前提下，适当增加10m～100m周边范围，便是确定的测绘范围，确认测绘范围之后，还应当对测绘边界进行确认，这样有利于大幅提高测绘结果的精准性。

（2）布置测绘点。为了高效率的开展测绘工作，确保测绘结果获取的精准性、全面性，提高测绘质量，在测绘工作开展实际首先应当科学合理的布设测绘点，布设测绘点过程当中，通常根据标准实施分段，在应用无人机低空摄影测量工作实际，依照线路以及测绘点布置成果，便可以开展相应的测绘工作，不仅可以有效控制和减少重复测绘不利影响，还能大幅提高测绘效率与质量。

（3）调试无人机。为了确保无人机低空摄影测量技术，高效率，高质量的对清晰图像进行采集，在开展测绘工作初期阶段应当合理调试无人机，调试航摄影像以及航摄相机参数和POS数据，完成调试工作之后，开展一次试验测试工作，进而对调试进行检验是否能够达到图像清晰度要求，倘若满足这一要求，可以直接的开展测绘工作，不然需要再次进行相应调试。

2.2 实施阶段

（1）建设三维数字模型。在具体实施过程当中。首先针对测绘区域地质情况，运用三维数字模型技术实施相应的模拟建模，以此对相应的三维数字模型进行获取，并运用无人机低空摄影测量技术，对实际图像信息进行测量，然后对比模拟图像和实际获取的图像信息，能够了解和掌握获取的图像是否清晰，或者有无遗漏，测绘现象出现，如果有问题存在，则需要重复开展测绘。运用三维数字模型技术进行测量过程当中也是基于无人机基础下实现的，建模之前为了获取建模信息，可以运用无人机开展粗略测绘，测绘工作中还应当确保数字线画图以及正射影像DOM完整性，之后处理数字线划图以及正射影像DOM，此时便可利用三维数字模型技术完成建模，保证测绘精准性。

（2）成像处理。无人机低空摄影测量技术获取的测绘图像利用地面控制端进行接收，初期阶段获取的图像，可以有效保证其整体清晰度，这是由于具体测绘工作实际时常会遭受一些因素影响，以至于测绘过程当中导致清晰度难以满足要求，角度不正确，因此对于这些部位还需要开展成像处理，以此提高摄影测量成像质量。

2.3 总结阶段

这一阶段主要是分析研究无人机低空摄影测量成果，在综合研究分析基础上，给出测绘报告，首先通过人工手段运用三维数字模型技术，来对无人机成像开展建模，全面分析地质情况，并在地质报告当中填写分析结果[4,5]。

3 无人机低空摄影测量应用时的注意事项

3.1 风力因素

近年来，无人机低空摄影测量技术伴随科学技术高速发展也获得了巨大提升，在抵抗风力方面做出了反复的改进，使其抗风能力不断加强，然而在能力方面也有一些极限，所以利用无人机低空摄影测量技术过程当中应当，首先测试风力情况，同时对比分析无人机抗风能力，在风力较强的条件下不应当开展测绘工作。

3.2 雨水因素

无人机低空摄影测量技术应用过程当中，也时常遭受雨水因素影响，由于雨水溅射在摄像机的镜头上，会对其图像拍摄造成不利影响，导致图像结果模糊，不符合摄影测量要求，所以运用无人机低空摄影测量过程当中，应当对雨水因素造成的影响给予充分重视，可以将一些遮挡结构设置在摄像镜头外部，起到遮挡作用。在降雨较大的条件下也不易开展测绘工作。