無人機(jī)在地形測繪工程中的應(yīng)用

無人機(jī)在地形測繪工程中的應(yīng)用摘要：社會發(fā)展中，對于地形測繪工作的重視度也在不斷的增加，在地形測繪工程中，傳統(tǒng)的測繪技術(shù)存在較大的局限性，因而測量精度和測量有效性方面存在嚴(yán)重不足，要改善這種境況，可以采用無人機(jī)的測繪航拍技術(shù)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)測繪技術(shù)上的缺陷。無人機(jī)在不同的工程領(lǐng)域中均有廣泛的應(yīng)用，無人機(jī)測繪便捷度高、測量范圍廣并且技術(shù)操作方面極為靈活。在此基礎(chǔ)上，文章先是分析了無人機(jī)測繪技術(shù)的原理及優(yōu)勢， 有結(jié)合實(shí)例針對無人機(jī)在地下測繪中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了研究分析。關(guān)鍵詞：地形測繪；工程；無人機(jī)；航空攝影1無人機(jī)在地形測繪工程應(yīng)用技術(shù)原理及優(yōu)勢分析1.1無人機(jī)在地形測繪工程應(yīng)用技術(shù)原理分析無人機(jī)在應(yīng)用過程中主要以UAV無人機(jī)測繪系統(tǒng)為主，融入不同的技術(shù)，其中包括視頻影像傳輸處理技術(shù)、無人機(jī)遙控遙測技術(shù)以及空中拍攝技術(shù)等，在實(shí)施地形測繪時(shí)主要依靠機(jī)載數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、地面信息處理系統(tǒng)、無人機(jī)航攝飛行控制軟件、地面航線設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件、影像航拍設(shè)備以及無人機(jī)設(shè)備，通過操控搭載數(shù)字航測設(shè)備的無人機(jī)來實(shí)施地形測繪工程的測量，并通過信息處理數(shù)據(jù)系統(tǒng)來有效分析無人機(jī)拍攝的測繪數(shù)據(jù)，通過后期的加工處理，確保其滿足相應(yīng)比例尺精度要求，從而有效獲取相應(yīng)的測繪標(biāo)準(zhǔn)地圖產(chǎn)品，為地形測繪工程實(shí)施提供有效保障。1.2無人機(jī)在地形測繪工程應(yīng)用優(yōu)勢分析首先，在地形測繪工程實(shí)施過程中，無人機(jī)具有響應(yīng)能力強(qiáng)的優(yōu)勢，在實(shí)施地形測繪時(shí)，無人機(jī)能夠通過地空飛行來避免受到惡劣天氣的影響，從而獲取有效的測繪數(shù)據(jù)，并以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸方式來確保測繪數(shù)據(jù)的精確性和有效性。其次，無人機(jī)具有及時(shí)獲取數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，無人機(jī)能夠有效轉(zhuǎn)化數(shù)字化圖像，并積極結(jié)合航空測繪和衛(wèi)星遙感技術(shù)，進(jìn)一步促進(jìn)地形測繪的質(zhì)量和精確度。最后是無人機(jī)具有靈活性優(yōu)勢，無人機(jī)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)通過高數(shù)碼成像設(shè)備來充分發(fā)揮垂直攝像和傾斜攝像功能，即使是非專業(yè)人員在經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)后依舊能夠?qū)嵤┱５臏y繪，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)能夠預(yù)設(shè)飛行路線來進(jìn)行拍攝，從而有效獲取拍攝數(shù)據(jù)。2工程概況某測繪工程的測量區(qū)域內(nèi)地形相對平緩，海拔高度1650?1750m，相對高差一般小于100m。地貌形態(tài)特征主要為微切割的中低山、丘陵與淺平洼地、溝谷相間排列。測區(qū)為無人區(qū)，交通不便，如果運(yùn)用傳統(tǒng)的測繪方法，難度大、周期長，采用無人機(jī)測繪可以很好的解決這個(gè)問題。2.1影像獲取本次任務(wù)采用TrimbleUX5航空攝影測量系統(tǒng)。TrimbleUX5是一種用于航測的無人駕駛飛機(jī)，采用彈射起飛方式，飛行高度為75~750米，遵循預(yù)編程起飛、飛行和人工干預(yù)最小路徑降落，操作人員在地面進(jìn)行干預(yù)，可以改變飛機(jī)的飛行路徑或降落，回收著陸方式為定點(diǎn)機(jī)腹滑降著陸。若遇通信故障或GPS信號丟失等特殊情況，飛控器中的預(yù)編程干預(yù)可以重新激活通信連接或終止當(dāng)前任務(wù)，安全性和可靠性較高，滿足此次地形測繪任務(wù)要求。地面基站采用trimbleR8,采樣頻率5Hz。測區(qū)面積共計(jì)36平方公里，根據(jù)飛機(jī)性能及現(xiàn)場實(shí)際情況，劃分為36個(gè)分區(qū)，共計(jì)飛行36個(gè)架次，航攝完成后，對航攝質(zhì)量進(jìn)行了檢查。經(jīng)檢查，像片的重疊度、傾斜角、旋偏角等均滿足設(shè)計(jì)書要求，像片影像清晰，層次豐富，反差適中，色調(diào)柔和，能辨認(rèn)出與地面分辨率相適應(yīng)的細(xì)小地物影像，能夠建立清晰的立體模型，滿足數(shù)字線劃圖測繪的需求。2.2圖根點(diǎn)及像控點(diǎn)測量（1） 圖根控制點(diǎn)的選布本區(qū)圖根控制點(diǎn)的選點(diǎn)嚴(yán)格按照實(shí)施方案要求執(zhí)行，在36km2范圍內(nèi)按每平方公里4個(gè)的密度要求，均勻布設(shè)，全區(qū)共布設(shè)圖根控制點(diǎn)144個(gè)。（2） 像片控制點(diǎn)的選布因本區(qū)航攝重疊度大，內(nèi)業(yè)模型連接容易，故像控布點(diǎn)不考慮航攝分區(qū)，全區(qū)統(tǒng)一按橫向、縱向間隔500m左右均勻布設(shè)。全區(qū)共布設(shè)像片控制點(diǎn)224個(gè)。（3） 圖根點(diǎn)及像控點(diǎn)測量本區(qū)圖根點(diǎn)及像控點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程采用GPS-RTK技術(shù)獲得。因圖根點(diǎn)和像控點(diǎn)精度要求一致，故測量時(shí)采用同一種作業(yè)模式、同步施測。外業(yè)施測前，先利用D級控制網(wǎng)平差時(shí)求得控制點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)與CGCS2000坐標(biāo)兩套成果，計(jì)算出WGS84坐標(biāo)與CGCS2000坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換七參數(shù)，作為本次圖根點(diǎn)及像控點(diǎn)測量的轉(zhuǎn)換參數(shù)。外業(yè)施測時(shí)，基準(zhǔn)站架設(shè)在本期施測的D級GPS控制點(diǎn)上，并正確設(shè)置基準(zhǔn)站的坐標(biāo)系、轉(zhuǎn)換參數(shù)、已知點(diǎn)坐標(biāo)和電臺工作參數(shù)等；流動(dòng)站也設(shè)置了坐標(biāo)系、轉(zhuǎn)換參數(shù)等。外業(yè)測量時(shí)，流動(dòng)站離開基準(zhǔn)站的距離始終不大于10km。在一個(gè)連續(xù)的測量時(shí)間段中，均對首尾的測量成果進(jìn)行了檢驗(yàn)，方法是在已知點(diǎn)上進(jìn)行初始化，測量兩次，兩次測量之間重新進(jìn)行初始化，取平均值做為最終測量成果，相鄰基準(zhǔn)站間均聯(lián)測1?2公共點(diǎn)進(jìn)行檢核。同時(shí)為了確保測量成果的可靠性，外業(yè)觀測時(shí)，對部分D級點(diǎn)進(jìn)行了復(fù)測。如D001點(diǎn)，已知成果正常水準(zhǔn)高度為1709.385米，GPS-RTK檢測成果高度為1709.376米，較差為9毫米；D009點(diǎn)，已知成果正常水準(zhǔn)高度為1635.643米，GPS-RTK檢測成果高度為1635.655米，較差為-14毫米；較差結(jié)果數(shù)據(jù)表明，本次圖根點(diǎn)、像控點(diǎn)測量精度良好，滿足實(shí)施方案要求。2.3像片調(diào)繪本區(qū)屬于荒漠無人區(qū)，地物稀少，調(diào)繪采用像片調(diào)繪的方式實(shí)施?？紤]時(shí)間緊急，本區(qū)像片調(diào)繪采用上期制作的影像圖放大成1:2000進(jìn)行調(diào)繪。2.4空中三角測量空三加密工作在SSK全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站上進(jìn)行，所使用的軟件環(huán)境為SSK航測系統(tǒng)的ISAT模塊及INPHO的MACTH-AT模塊，采用自動(dòng)匹配連接點(diǎn)后人工補(bǔ)充連接點(diǎn)方式完成相對定向，參照地標(biāo)點(diǎn)影像進(jìn)行控制點(diǎn)量測。表1定向點(diǎn)殘差統(tǒng)計(jì)表3總結(jié)綜上，無人機(jī)測繪更加安全和靈活，測量的性價(jià)比和時(shí)效性均較高。但是在地形測繪工程中應(yīng)用無人機(jī)，要對地形測量的基本工作流程進(jìn)行合理的安排，對復(fù)雜地形測繪，要對無人機(jī)的飛行線路和拍攝角度等進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置。對于地形測繪工程中重要控制點(diǎn)的測量，要根據(jù)坐標(biāo)系成果，重點(diǎn)控制好無人機(jī)測繪的檢核數(shù)據(jù)部分和測量起算部分，檢查無人機(jī)測繪拍攝的影像質(zhì)量后，處理并分析數(shù)據(jù)結(jié)果。綜合地形測繪工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，無人機(jī)在地形測量領(lǐng)域的應(yīng)用，保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和精細(xì)，為地