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无人机低空摄影测量内业技术流程分析

2020-06-02 611 上传者：管理员

摘要：随着我国无人机技术的不断发展成熟,以无人机为平台的低空航测得到了越来越广泛的应用。在应用无人机航测技术获取空间数据时,需要测量人员充分了解相关的外业操作流程,以提高航摄测量的质量和效率。同时测量人员还要严格遵守航测数据的内业处理流程,把握内业计算的技术要点,科学高效地对数据进行整理分析,完成绘制成图等各项工作。

关键词：
低空摄影测量
内外业处理
技术流程
无人机
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1、无人机低空摄影测量外业技术流程分析

在应用无人机技术开展低空航摄测量工作时,测量人员应首先收集待测区域的相关资料,包括:地形地貌、气象条件、日照时长和空域信息。依据上述情况合理规划航线,确定飞行时间和制定多套应急方案。在无人机平台上搭载航摄设备用以获取航摄像片等数据信息,一般地,相片将附带航摄设备采集瞬间的地理位置、飞行器飞行参数和旋转角度信息。外业技术流程主要包括:规划航线、实施飞行、对飞行质量和相片成像情况进行校验、设计和联测像控点、最后对像片成果进行整理提交。

1.1 无人机飞行技术流程

1.1.1 规划航线技术要点

测量人员应根据成图的实际要求以及无人机航摄系统特点来规划航线,科学地确定航高,并合理设定GSD地面分辨率。一般来说,在航线规划时应将航向重叠率控制在80%左右,而旁向重叠度则应控制在50%左右[1]。测量人员还应结合测区面积以及地形地貌特点等划分航摄区域。当完成自动敷设航线后,应导出航线敷设结构,并将其输入到无人机的飞控系统内,以保证低空航摄测量的顺利实施。

1.1.2 飞行航测技术要点

首先,测量人员应做好飞行前的各项准备工作。测量人员应选择适合无人机作业的起降场地,并详细检查航摄硬件的运行状态,在日常做好维修保养工作。对于无人机系统的各种软硬件要进行调试,以避免无人机在飞行过程中出现故障。同时,测量人员还应加强对天气条件的监测,应选择晴朗、能见度达到2 km以上的天气开展航测。飞行时的风力原则上不应超过3级,以免影响飞行安全。此外,飞行时间应选择在10:00～16:00之间的时段,在这一时段中太阳高度角比较适宜,阳光照射充足,可以减少地面物体阴影对相片质量的影响。无人机各架次的飞行应尽量在相同气象条件下进行。

其次,在无人机飞行过程中测量人员要加强飞控监测。测量人员应在地面站的控制系统中导入规划好的航线,并完成设定曝光点坐标的加载。当无人机起飞后,其在自动驾驶模式下根据设定航线进行飞行开展摄影测量。此时地面站应对无人机的飞行数据以及飞行姿态等进行实时监测,确保无人机的安全飞行。

最后,测量人员要准确提交航测数据。当完成航摄任务后测量人员应及时整理、检查所有影像数据,并将飞控数据、POS数据、数字影像、航摄设备参数以及相关成果登记表等交给内业处理部门。

1.2 无人机航摄像片控制技术流程

1.2.1 布设像控点技术要点

在布设像控点时,应严格遵守相关的测量规范,在航向方向上应设置10～15条基线,而在旁向方向上布设的基线数量则应控制在2～4条之间[2]。在布点时应确保其覆盖待测区域,且测段接头位置无漏洞存在。同时像控点应控制在相片航向以及旁向相互重叠的6片区域内,且应保证所有相片上像控点清晰易见。测量人员还应在区域网内设置2个以上的检查点。如果采用的是单人刺点测量方式时,为了保证刺点准确,应在网角点设置双点。在对像控点进行编号时,应包括像控点类型、航线编号以及片号要素。

1.2.2 刺点整饰技术要点

刺点整饰像控点时应严格遵守相关的外业操作规范,工作人员可以利用移动便携设备打开电子版相片刺点,其特点是具有较高的清晰度,操作也比较便捷。测量人员应准确标记点位位置,并要注明地物之间的相对位置关系,确保略图与实地情况一致。如果点位周围存在高程差时,测量人员应将比高注明,且应精确至厘米。

1.2.3 提交像控数据技术要点

完成外业测量工作后,测量人员应全面整理像控点资料,并将像控点坐标以及刺点照片等所部像控成果资料向内业处理人员移交。

2、无人机低空摄影测量内业技术流程分析

2.1 空三测量技术流程

在进行空三测量时,内业处理人员应结合航测系统特点合理选择平差解算方法。以POS结合控制点平差为例,可以首先利用系统软件自动完成航带模型拓扑网的构建,再利用自动定向匹配算法来提高影像处理的效率和精度,以确保成图结果能够满足实际需要。

2.1.1 空三加密技术要点

在进行空三加密时,首先需要对外控点进行连接和测量。首先,应选择测区周围的6个像控点进行测量以及平差处理,为其他像控点的定位以及像控点连接创造便利条件。在测量外控点时,应由专业技术人员来施测,并要由其他测量人员核查测量结果的准确性。在进行平差计算时,可以利用外业系统的空三软件自动匹配全测区的航线列表数据,并自动匹配同名地物点,剔除多余或者明显出现错误导致粗差较大的像控点。在对连接点进行交互编辑后,即可对完成刺点的数据进行平差计算。计算时可以采用光速法等解算方法,提高加密的质量和效率,并将空三结果输出。

2.1.2 局域网空三测量技术要点

内业处理人员可以根据地面控制点坐标、物方空间坐标以及影像连接点坐标来进行平差计算分析,并对影像加密点以及其外方位元素的空间物方坐标进行解算,所获得的平差结果为后续的影像处理应用提供了重要的数据基础。

2.2 制作DEM以及DOM技术流程

2.2.1 制作DEM技术要点

内业处理人员应以空三加密结果为基础,重新采集无人机所获取的航摄数据,并生成航线影像。然后由系统自动完成三维离散点的匹配,从而获得DSM并自动进行滤波处理,完成DEM的制作[3]。要注意的是,现实地物往往会受到人工地物、阴影、水体以及树木等复杂因素的影响,因此在制作DEM时还需要结合人工编辑技术来提高其精度,为高精度DOM的制作奠定良好的基础。

2.2.2 制作DOM技术要点

在制作DOM时,需要在处理DEM数据基础上对影像进行色调均衡、匀光匀色和DEM的纠正以及镶嵌处理等。这些处理流程可以利用软件系统自动完成。之后还要按照对DOM成果的具体要求来对DOM的初始成果进行几何以及颜色上的人工处理。

3、成图编辑技术流程

内业处理人员应根据DEM数据来校正DOM,并对其进行拼接处理以及测区完整地形图的编辑。同时还应结合外业调绘以及补测和修测等数据,利用相关软件在测图后完成地形图的成图任务。

4、结语

在应用无人机开展低空摄影测量时,测量人员要充分了解相关的内外业技术流程,严格按照流程规范科学规划航线、加强飞控监测,保证相片质量。同时要通过空三加密、DEM以及DOM的制作等一系列的内业处理流程,最终完成成图编辑工作。此外,各单位在培养外业测量人员的过程中还可以穿插教学内业计算的技术要点,在规划航线和设计像控点分布的过程中充分结合内业计算算法的要求。一个成熟的无人机航测团队还应不断总结无人机低空航测经验,积极进行技术创新,提高航测的效率和精度,推动我国无人机技术的进一步发展,并为我国国民经济建设以及社会发展提供更加客观准确的数据保障。

参考文献：

[1]雷闪.无人机低空摄影测量内外业技术流程[J].河南科技,2018(14):43-44.

[2]叶达忠,文铮,叶柑兰.低空倾斜摄影测量作业流程及技术要求[J].企业科技与发展,2018(5):118-120.

[3]蔡舒翔.无人机航空摄影测量技术流程研究[J].科技创新导报,2016,13(17):7-8.

郭哲远.无人机低空摄影测量内外业技术流程[J].智能城市,2020,6(09):64-65.