無人機(jī)數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)

無人機(jī)數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)摘要：無人機(jī)技術(shù)的日益成熟，使得無人機(jī)在地圖測(cè)繪、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、地質(zhì)勘查等民用領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。無人機(jī)在飛行過程中,利用機(jī)載小型相機(jī)航拍目標(biāo)區(qū)域的圖像、視頻，然后將這些數(shù)據(jù)信息傳輸回控制中心,方便管理人員動(dòng)態(tài)化的了解目標(biāo)區(qū)域的實(shí)際情況，從而為下一步開展相關(guān)工作提供了必要的參考。關(guān)鍵詞：無人機(jī);測(cè)繪數(shù)據(jù)處理;應(yīng)用1、 刖言在這一過程中，如何提高無人機(jī)測(cè)繪數(shù)據(jù)處理的效率與質(zhì)量，成為決定無人機(jī)在測(cè)繪行業(yè)應(yīng)用效果的重要因素。文章著重介紹了包括相機(jī)檢校技術(shù)、空中三角測(cè)量，建立數(shù)字高程模型，生成正射影像在內(nèi)的幾種無人機(jī)測(cè)繪數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵步驟，并簡(jiǎn)單列舉了無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在民用領(lǐng)域的幾種應(yīng)用情況。2、 無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的介紹在無人機(jī)上搭載小型高分辨率的相機(jī)，高精度的定位設(shè)備及相關(guān)輔助設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)區(qū)域的連續(xù)拍攝，并實(shí)時(shí)記錄曝光瞬間的位置及姿態(tài)，技術(shù)人員利用計(jì)算機(jī)設(shè)備完成對(duì)這些影像資料的分析、處理，為開展各項(xiàng)工作提供指導(dǎo)和參考。無人機(jī)測(cè)繪是無人機(jī)在民用領(lǐng)域的一項(xiàng)重要應(yīng)用，近年來無人機(jī)技術(shù)日益成熟，無人機(jī)的制作成本也不斷降低，無人機(jī)在測(cè)繪領(lǐng)域的廣泛使用提供了支持。在無人機(jī)測(cè)繪中，測(cè)繪精度是衡量無人機(jī)實(shí)際應(yīng)用效果的重要指標(biāo)，通過探究無人機(jī)測(cè)繪數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)測(cè)繪數(shù)據(jù)的篩選、整合與利用，從而更好的發(fā)揮無人機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。3、 無人機(jī)測(cè)繪數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)相機(jī)檢校技術(shù)。無人機(jī)通常搭載小型的非量測(cè)相機(jī)，這種相機(jī)不僅分辨率較高，且能夠在高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下連續(xù)進(jìn)行拍攝，是無人機(jī)獲取測(cè)繪信息的主要設(shè)備。但是這種非量測(cè)相機(jī)也具有一些缺點(diǎn)，例如相機(jī)的主距和主點(diǎn)未知，拍攝過程中可能會(huì)出現(xiàn)不對(duì)焦的問題，造成圖像畸變。為了獲取精確度更高的測(cè)繪數(shù)據(jù)，需要采用相機(jī)校驗(yàn)技術(shù)，基本流程為:首先，選取就近的一處目標(biāo)，先用數(shù)碼相機(jī)拍攝目標(biāo)。然后讓無人機(jī)在高速飛行狀態(tài)下拍攝同一目標(biāo)。此時(shí)無人機(jī)拍攝所得的照片會(huì)存在一定程度的畸變。然后利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)兩組照片進(jìn)行校驗(yàn)。以數(shù)碼相機(jī)拍攝的照片為基準(zhǔn)，不斷調(diào)整非量測(cè)相機(jī)的主距和主點(diǎn)位置，直到無人機(jī)拍攝的照片與數(shù)碼相機(jī)拍攝的照片完全重合。在相機(jī)校驗(yàn)技術(shù)中，除了自檢法外，還可以使用試驗(yàn)場(chǎng)校驗(yàn)、基于多像滅點(diǎn)的校驗(yàn)方法，都可以取得類似的效果。RTK技術(shù)和INS技術(shù)。一般情況下，無人機(jī)的重量均比較輕，故其飛行姿態(tài)具有一定的不穩(wěn)定性，對(duì)影像空中三角處理的成果精度存在重要影響，難以解算精確的外方位元素，只能過多依賴相控點(diǎn)，無人機(jī)相幅過小，過多的依賴相控點(diǎn)結(jié)算外方位元素并不實(shí)際。所以，必須對(duì)無人機(jī)飛行過程中，拍攝每一張相片的姿態(tài)與位置進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，通過賦予相對(duì)高精度的初始值進(jìn)行光束法平差，還原相片曝光瞬時(shí)位置姿態(tài)至關(guān)重要。RTK技術(shù)即實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分技術(shù)，是一種基于載波相位差分GPS定位技術(shù)，定位精度達(dá)到厘米級(jí)精度，可以高效提高解算精度，大大減少野外相控點(diǎn)布設(shè)。而INS技術(shù)即慣性參考系統(tǒng)，其屬于一種自主式的導(dǎo)航系統(tǒng)，既不向外界輻射能量，同時(shí)也不依靠外部信息。通過RTK技術(shù)和INS技術(shù)，能夠獲取具有較高精度的位置信息以及姿態(tài)信息，可以有效提高空中三角測(cè)量精度。（3） 空中三角測(cè)量?？罩腥菧y(cè)量的最終目的是解算外方位元素。通過外業(yè)提供的影像和POS數(shù)據(jù)，相控點(diǎn)坐標(biāo)，解算外方位元素。在獲取相對(duì)準(zhǔn)確的內(nèi)方位元素基礎(chǔ)上對(duì)相片進(jìn)行畸變處理，建立影像金字塔，利用初始外方位元素對(duì)相片進(jìn)行排列，利用專業(yè)處理軟件，針對(duì)不同的外業(yè)環(huán)境采取不同的策略進(jìn)行特征點(diǎn)匹配，在計(jì)算機(jī)完成匹配后進(jìn)行人工處理，對(duì)匹配錯(cuò)誤點(diǎn)，粗差點(diǎn)進(jìn)行剔除，匹配點(diǎn)數(shù)目過少的照片進(jìn)行人工加點(diǎn)，進(jìn)行內(nèi)部符合平差，在平差結(jié)果小于1/2像素后，進(jìn)行空三刺點(diǎn)。結(jié)合相控點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行聯(lián)合平差，平差結(jié)果符合相關(guān)規(guī)范要求，空三解算成果可用于下一步解算。在解算空三過程中，由于諸多影響因素，如外方位元素精度不高，相機(jī)畸變參數(shù)不準(zhǔn)確，匹配策略和測(cè)量區(qū)域不符合等，導(dǎo)致空三解算失敗，需要進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，反復(fù)解算。在條件允許情況下用不同的解算軟件解算，用一款軟件解算的結(jié)果作為另一軟件解算的初始值進(jìn)行解算，可以引用迭代算法和像點(diǎn)匹配算法，以達(dá)到解算目的。（4） DEM生產(chǎn)。對(duì)于一些地理環(huán)境比較復(fù)雜的測(cè)繪目標(biāo)，需要借助于無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)構(gòu)建DEM（數(shù)字高程模型），以方便技術(shù)人員更加詳細(xì)的掌握測(cè)繪目標(biāo)的各種情況。DEM作為一種對(duì)實(shí)體物體的數(shù)字化模擬產(chǎn)品，不僅能夠體現(xiàn)出現(xiàn)場(chǎng)情況的具體細(xì)節(jié)，例如道路、樹木和建筑等，而且可以根據(jù)工作需要，對(duì)這些虛擬模型進(jìn)行修改。雖然無人機(jī)測(cè)繪數(shù)據(jù)的精度能夠滿足工作需要，但是對(duì)于一些重疊、遮擋的情況，仍然需要技術(shù)人員運(yùn)用DEM技術(shù)，對(duì)測(cè)繪數(shù)據(jù)和虛擬模型進(jìn)行人工編輯，這樣就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正無人機(jī)航拍影像資料的缺陷。此外，將DEM與BIM相結(jié)合，還能夠利用電腦軟件生成測(cè)繪區(qū)域的三維模型，并且利用無人機(jī)高分辨力的測(cè)繪數(shù)據(jù)，還原測(cè)繪目標(biāo)的細(xì)節(jié)，這也為提高無人機(jī)測(cè)繪的實(shí)用價(jià)值起到了支持。（5） 數(shù)字正射影像技術(shù)（DOM）。通過對(duì)航空相片的數(shù)字微分糾正與鑲嵌，并根據(jù)特定的圖幅范圍對(duì)進(jìn)行裁剪而形成的數(shù)字正射影像集，其不僅具有地圖幾何精度，同時(shí)也具有一定的影像特征。無人機(jī)航空拍攝產(chǎn)生DOM的過程，主要有DEM數(shù)據(jù)處理、影像糾正處理、影像勻光勻色處理等，而DEM處理的質(zhì)量直接影響著DOM的精度。而DOM的產(chǎn)生過程，是人工工作量相對(duì)較大的環(huán)節(jié)，故鑲嵌線需要在沿著自然地物的同時(shí)，最大程度上避開人工建筑，以保證DOM的接邊精度滿足實(shí)際要求。4、 無人機(jī)測(cè)繪數(shù)據(jù)的實(shí)際應(yīng)用礦山測(cè)繪。某地新發(fā)現(xiàn)一座礦山，為確保礦山開采安全，需要進(jìn)行無人機(jī)測(cè)繪。具體測(cè)繪步驟如下:首先，進(jìn)行無人機(jī)航線設(shè)計(jì)，通過航拍要獲取礦山的地形地勢(shì)、測(cè)區(qū)總面積、周圍交通等數(shù)據(jù)信息。根據(jù)礦山測(cè)繪需要，確定無人機(jī)飛行的具體參數(shù)，包括飛行高度、分辨率等。其次，做好地面控制工作，提前確定好相控點(diǎn)，檢查點(diǎn)，方便無人機(jī)搭載的高精度數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在完成第一次航拍后，地面控制人員可以對(duì)無人機(jī)反饋的拍攝信息進(jìn)行檢查。環(huán)境監(jiān)測(cè)。通過多期影像進(jìn)行疊彩分析，監(jiān)測(cè)環(huán)境變化。5、 結(jié)束語利用無人機(jī)代替人工完成測(cè)繪工作，具有效率快、精度高、全天候的優(yōu)點(diǎn)。但是無人機(jī)測(cè)繪所得數(shù)據(jù)中，可能會(huì)包含一些失真的、畸變的或不完整的數(shù)據(jù)，需要利用專門的測(cè)繪數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理。這樣一來，才能為人們制定方案計(jì)劃和開展實(shí)際工作提供必要的參考，充分發(fā)揮無人機(jī)在環(huán)境監(jiān)測(cè)、國土測(cè)繪等領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。參考文獻(xiàn)：李平生.試論無人機(jī)測(cè)繪數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2018(34):147-148.王敬泉，孫琦，王春光.無人機(jī)測(cè)繪數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用探究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2018(22):266-267.袁曼飛，謝忠俍.基于無人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用研究[J].中國錳業(yè),2018,36(05):11-13