无人机数字航摄像控点的自动布设和整饰研究

2024-01-26李林娜严杏娟

地矿测绘 2023年4期

牛群,李超,李林娜,史珂,严杏娟,徐敏

(1.云南交通职业技术学院公路与建筑工程学院,云南昆明 650500;2.云南省基础测绘技术中心,云南昆明 650034;3.西南林业大学土木工程学院,云南昆明 650224)

0 引言

近年来,无人机应用领域不断扩展,极大地满足了社会各行各业对高分辨率遥感影像的需求。随着无人机机型不断升级换代,机载供电系统不断改进,滞空时间不断增长,单架次有效航摄面积不断扩大,使采集的数据成倍增加,布设的数字航摄像控点数量也成倍增加。当下,测绘型无人机PPK/RTK新技术被广泛应用,使数字摄影测量空三加密对像控点数量要求大幅减少。

像控点是摄影测量控制加密和测图的基础,满足成果归化到国家大地坐标系下。目前,像控点测量内业以人工操作为主,包括选点和整饰,存在操作繁琐,人工干预多,自动化程度低等问题,且无适用的相关软件。由此,设计开发了一款面向通用Windows平台的自动处理辅助系统。该系统能明显提升自动化水平,提高作业效率。

1 技术路线

通过研究像控点测量内业处理通用技术路线,依据相关国家和行业标准[1-3],参考生产实践经验,不断进行改进优化,总结了一种像控点测量内业处理技术路线,见图1。

2 开发方式

本文使用主流的Windows平台应用程序开发环境Visual Studio,基于WinForm框架,采用C#高级程序设计语言,开发了自动处理辅助系统。

Visual Studio是微软公司推出的一个基本完整的开发工具集,WinForm框架可根据自身需求设计有特色的窗体和可视控件,结合彼此交互性更好的C#编程语言,可在.NET开发平台中创建丰富的基于Windows的应用程序[4]。

3 关键功能实现

3.1 区域网自动布点

无人机数字航摄采用区域网布点,航摄结束后,通常将机载POS和原始影像简易处理制作高分辨率快拼图,作为像控点布设底图,虽地物判读准确,点位选定便捷,但原始数据拷贝和数据处理耗时长。系统仅将POS自动转换为KML地标性文件,无需制作快拼图,与时效性强的在线卫星地图叠加,依据相关国家和行业标准[1-3],考虑数字航摄类型、成图比例尺、辅助定位定姿设备,计算布设参数,确定相邻像控点航向基线和旁向航线跨度等,在固定区域内人工概略选点,生成像控点分布KML文件。

程序读取POS(StreamReader),按照XML语法格式自动转换为KML文件(StreamWriter),关键代码如下：

streamwriter.WriteLine("");

…

streamwriter.WriteLine(" ");∥单张像片信息

streamwriter.WriteLine(" ");

streamwriter.WriteLine("");

…

streamwriter.Write("");

streamwriter.Close();

在线卫星地图分辨率低,只能进行概略选点,达到避开植被茂密及建筑物和构筑物稀疏区域,满足交通便捷。因此,程序将像控点和像片的地理坐标变换为投影坐标,对每个像控点,遍历所有像片,计算两者间距离,按最邻近规则自动提取最小范围内单张像片,利用原始分辨率单片确认点位。如点位有较大改动,处在单片边缘或不在单片内,需重新进行单片提取,再次确认点位。同时,对于像控点测量外业观测,单片也能辅助技术人员现场判读点位或重新选点。

3.2 外业采集数据自动整理

针对像控点坐标测量,普遍使用省级或千寻CORS网络RTK。依据相关行业标准[6-7],每个像控点观测2次,系统自动读取点位观测原始文件(StreamReader),取中数,对同一分区,按点名数字位升序排列(冒泡排序法[5]),生成点位观测顺序表和像控点成果表(StreamWriter)。

为了便于技术人员空三刺点,现场需拍摄点位远景和近景照片各一张,远景即反映点位与周边特征地物的相对位置关系,近景要求拍摄对中杆杆尖落地处(地面点)或接收机天线座底部(非地面点)。现场照片无需人工更名,系统能自动获取全部的拍摄时间(System.Drawing.Image.FromStream、System.Drawing.Image .PropertyItems),按先后顺序(冒泡排序法[5]),匹配点位观测顺序表,实现现场照片重命名。

3.3 数字刺点片自动制作

数字刺点片能辅助技术人员准确判读点位,便于点位信息存档。初始需人工确定点位,在单片Maximum(300%)比例点击准确位置(PrickPoint),系统便自动添加固定标识和截图范围,并居中显示,进而一键截取相应尺度点位(Intercept Maximum/Intercept Middle/Intercept Minimum),随即顺次多尺度变换到Middle(100%)、Minimum(25%)比例进行截图(见图2),同时链接像控点属性值和成果表,利用iTextSharp.dll(iTextSharp.text、iTextSharp.text.pdf)开源类库自动生成符合相关国家和行业标准[1-2]的PDF格式数字刺点片,见图3。