測(cè)繪工程中無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)運(yùn)用分析獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

測(cè)繪工程中無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)運(yùn)用分析獲獎(jiǎng)科研報(bào)告【摘要】與傳統(tǒng)的人工測(cè)量相比，無人機(jī)具有靈活、快速、操作范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)是指無人機(jī)配備多鏡頭攝像機(jī)，對(duì)拍攝區(qū)域進(jìn)行全方位無死角拍攝，然后通過室內(nèi)差分處理，制作出三維真實(shí)場(chǎng)景模型。斜向攝影測(cè)量具有全面、直觀、高效、低成本、高精度的特點(diǎn)。本文分析了無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】測(cè)繪工程;無人機(jī);攝影測(cè)量技術(shù);運(yùn)用分析

引言

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，它對(duì)各行各業(yè)都產(chǎn)生了非常重要的影響，斜攝影測(cè)量就是其中之一。攜帶的傳感器數(shù)量不限于一個(gè)，完成了圖像的同步采集，從而獲得更多的地物真實(shí)信息。這項(xiàng)技術(shù)有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)的許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

1測(cè)繪工程技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，測(cè)繪工程技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。①隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，測(cè)繪工程技術(shù)開始向智能化、機(jī)械化方向發(fā)展。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)受到巨大沖擊，經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向發(fā)生重大變化，為中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和現(xiàn)代化進(jìn)程開辟了新的可能性和方向;②與傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)相比，現(xiàn)代測(cè)繪工程的測(cè)繪方法發(fā)生了重大變化，包括GPS、GIS、RS等現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)，為工程測(cè)繪帶來了更多的可能性。同時(shí)，隨著技術(shù)的發(fā)展越來越豐富，測(cè)繪工程技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也開始逐步實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)了測(cè)繪工程技術(shù)的多元化發(fā)展;③在現(xiàn)代測(cè)繪工程技術(shù)中，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用，極大地提高了測(cè)繪工作的效率，使測(cè)繪工作更加方便。在提高效率的基礎(chǔ)上，由于信息技術(shù)的應(yīng)用，精度也得到了很大的提高。同時(shí)，現(xiàn)代測(cè)繪工程技術(shù)利用電子信息傳輸，通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行多重備份和存儲(chǔ)，有效避免了紙質(zhì)信息傳輸帶來的信息傳輸不準(zhǔn)確和信息傳輸缺陷。表達(dá)不清等缺點(diǎn)大大提高了信息處理的效率。

2無人機(jī)航空攝影

無人機(jī)航空攝影主要包括無人機(jī)發(fā)射、作業(yè)飛行、無人機(jī)回收、數(shù)據(jù)檢查等步驟。1）選擇適宜的起降場(chǎng)地，在接收到飛行指令后，發(fā)射無人機(jī)。2）地面站實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)o人機(jī)數(shù)據(jù)采集，由于無人機(jī)集成可高精度的差分系統(tǒng)，只需獲取無人機(jī)端的差分?jǐn)?shù)據(jù)和地面端的基站數(shù)據(jù)即可。3）無人機(jī)完成飛行任務(wù)后，返航到降落點(diǎn)上空，在操控員能夠掌控?zé)o人機(jī)的前提下，用遙控器切換到人員操縱模式，引導(dǎo)無人機(jī)安全著陸。4）從存儲(chǔ)設(shè)備中導(dǎo)出影像數(shù)據(jù)和差分?jǐn)?shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查，看數(shù)據(jù)是否合格，如不合格，進(jìn)行補(bǔ)飛工作。

3傾斜攝影測(cè)量的原理

傾斜攝影測(cè)量是在無人機(jī)上搭載多臺(tái)相機(jī)，同時(shí)從下視、斜視等不同視場(chǎng)角度進(jìn)行影像獲取，獲取的信息可以完整地表達(dá)地物的具體情況。相對(duì)于地面成90°夾角拍攝獲取的影像稱為垂直影像，相對(duì)于地面有相對(duì)應(yīng)的夾角拍攝獲取的影像稱為傾斜影像。把傾角大于15°的拍攝相機(jī)都稱為傾斜相機(jī)。傾斜攝影的發(fā)展不是對(duì)限定相機(jī)鏡頭數(shù)量進(jìn)行設(shè)計(jì)，傾斜相機(jī)的關(guān)鍵指標(biāo)是獲取不同方向影像的能力和每個(gè)架次作業(yè)范圍的大小。

4基本功能設(shè)計(jì)

（1）基礎(chǔ)航線規(guī)劃功能。支持通過區(qū)域設(shè)置、重疊度、飛行高度自動(dòng)生成航線，同時(shí)支持修改飛行參數(shù)、添加航點(diǎn)、導(dǎo)出等功能。參數(shù)設(shè)置包括：相機(jī)參數(shù)（焦距、傳感器分辨率、尺寸、快門，拍照模式為等時(shí)和等距）、航向重疊率、旁向重疊率、主航線角度、云臺(tái)俯仰角度、飛行速度、飛行高度、目標(biāo)地面采樣間隔（GSD）、相機(jī)朝向等。內(nèi)置多種相機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)庫及高德、百度等在線地圖。（2）一般區(qū)域的航線規(guī)劃。通過導(dǎo)入矢量圖層或手動(dòng)編輯的方式確定采集范圍，輸入高度信息，按照前文航線規(guī)劃研究的方法，選擇合適的航線飛行方式，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的加密飛行或者規(guī)避飛行，在復(fù)雜地形下飛行時(shí)會(huì)自動(dòng)升高或降低單條飛行航線高度，保持相對(duì)地面高度的一致。（3）特殊地物的航線規(guī)劃。通過導(dǎo)入矢量圖層或手動(dòng)編輯的方式確定地物的范圍，并設(shè)置高度、重疊率、建筑物距離等參數(shù)后自動(dòng)生成航線。可以選擇環(huán)形規(guī)劃方式或水平“之字形”規(guī)劃方式。（4）復(fù)雜地貌的航線規(guī)劃。通過導(dǎo)入矢量圖層或手動(dòng)設(shè)定的方式確定地貌范圍，依據(jù)高度信息、重疊率以及鏡頭方位，按照前文航線規(guī)劃研究的方法，自動(dòng)生成航線，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的加密飛行。在復(fù)雜地形飛行時(shí)可自動(dòng)升高或降低航點(diǎn)高度，保持與地面的相對(duì)高度一致。（5）航點(diǎn)修改。支持系統(tǒng)中航點(diǎn)直接編輯，也支持將航點(diǎn)導(dǎo)出為xml、txt等文本格式，經(jīng)修改后的文件可重新導(dǎo)入系統(tǒng)中替換原航點(diǎn)信息。（6）基于圖幅的航線規(guī)劃。支持導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)地形圖幅和自定義圖幅，可在系統(tǒng)中進(jìn)行圖幅的搜索定位和根據(jù)圖幅自動(dòng)生成航線。

5外業(yè)像控選點(diǎn)測(cè)量

無人機(jī)是通過無線電傳輸信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的設(shè)備或通過實(shí)施使用機(jī)載電子計(jì)算機(jī)的編輯系統(tǒng)控制的無人駕駛飛行器。它可分為兩種類型，固定翼和多轉(zhuǎn)子。根據(jù)其種類和飛行特性，航空攝影測(cè)量多用固定翼，傾斜攝影測(cè)量多用多旋翼。外業(yè)像控點(diǎn)的選擇直接關(guān)系到模型坐標(biāo)精度的大小，根據(jù)航空攝影測(cè)量中關(guān)于像控點(diǎn)的選擇和精度的要求和規(guī)范。選擇相控點(diǎn)時(shí)要選擇一旁有明確標(biāo)志性建筑物的、在相片中能夠清晰地看到選擇的標(biāo)志性物體，在沒有標(biāo)志性物體時(shí)應(yīng)自己用顏色區(qū)分明顯的油漆噴涂相控標(biāo)志物，且標(biāo)志圖像邊長(zhǎng)大小不小于30公分。

6在GPS布設(shè)方面的應(yīng)用

在測(cè)量工程中，GPS布設(shè)也是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它有利于無人機(jī)相機(jī)數(shù)據(jù)的同步，是提高工作效率和效果的重要途徑。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要對(duì)GPS布設(shè)的精度有嚴(yán)格的要求。GPS布設(shè)完成后，下一步要做的工作就是接收信號(hào)。可以說，信號(hào)的接收是在完成GPS布設(shè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，目的是為了更順利地接收測(cè)繪數(shù)據(jù)。在接收到信號(hào)之前，無人機(jī)首先要確保有足夠的電源。對(duì)于傳統(tǒng)的垂直攝影，由于信息密度較低，需要擴(kuò)大面積來完成對(duì)被測(cè)目標(biāo)的攝影，這無疑會(huì)延長(zhǎng)攝影時(shí)間，因此無人機(jī)需要更充足的電源。傾斜攝影以各種攝影模塊的形式存在。它能以較少的拍攝次數(shù)進(jìn)行多角度拍攝，大大縮短了拍攝工作時(shí)間，有效降低了無人機(jī)的供電壓力，擴(kuò)大了其拍攝工作范圍，將GPS部署的工作效率提高到一個(gè)新的水平。

結(jié)束語

測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，對(duì)我國(guó)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展起到了重要作用。隨著時(shí)代的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，特別是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器人等現(xiàn)代技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，繪圖和測(cè)量技術(shù)不斷創(chuàng)新和發(fā)展。當(dāng)今時(shí)代，在測(cè)繪技術(shù)研究中心，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器人等技術(shù)的智能化和高效化，大大避免了傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的弊端，并將測(cè)繪技術(shù)從傳統(tǒng)方式轉(zhuǎn)變?yōu)樾聲r(shí)期智能化、現(xiàn)代化、機(jī)械化的高效測(cè)繪技術(shù)，以更高的精度和效率完成