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无人机航空摄影测量技术在地形测绘中的应用对策

楼主#
更多 发布于:2016-09-26 10:33
摘要:无人机航拍拍摄平台通过影像传感器来拍摄高空飞行过程中的航空遥感影像,再通过图像处理技术对航拍得到的遥感影像进行处理。本文通过描述无人机高空航拍的摄影技术特点,来分析无人机高空航拍技术在绘制大尺度地形图时的应用前景。
关键词:航空摄影;无人机;地形图测绘
1、无人机航空摄影测量的技术
无人机的出现,解决了影响小面积低空摄影测量的关键问题,它能够运用最新的技术在最短的时间内获得最全面、最真实、最准确的数据信息,这将为建设与生产提供全面的参考。而且无人机成本低、机动灵活,这使它能够更加自如地拍摄不同的内容,这能够降低建设成本。那么我们在建设中对无人机的利用主要有四个方面:野外像控点的布设和测量、取得测区影像数据、内业空三加密、数字测图四个重要步骤。其中内业空三加密是关键,它输出的内容主要是加密后影像、记录影像大地的坐标和3个角元素文件、DEM数据、各种坐标文件等,也就是,无论是什么影像,只要经过空三加密,就能够直接进行数字测图。而且通过现实的数据和案例分析可知,无人机航空摄影测量地物点平面位置间距的中误差满足TD/T1001-2012《地籍调查规程》的相应规范。
2、航空摄影测量技术对地形的测量
2.1 航空摄像测量控制的测量像片
一般情况下,可以利用航空拍摄测量技术测量一些地区的地形情况,。像片控制测量是其中最重要的技术之一,利用像片控制技术可以将拍摄到的一些影像资料与GPS导航系统信息相互结合使用,利用结合数据的优势换算航空拍摄资料与地面测量数据的关系,通过计算可以得到某地区地形的真实可用特征,再一些复杂的特殊场合,可以将获取到的情况进行相应的记录。在进行航空摄像测量时应注意合理运用像片控制点,这些控制点可以用于形成特殊的分布和设置情况,得到分布和设置情况以后,通过GPS导航系统进行测量,可以实现对需要测量的像控点控制区域的地形进行更为精准、全面的测量。定位操作是进行像控点测量过程中需要注意的地方,特别是测量某些外业控制点的时候。对于常见的情况,像控点之外的控制点一般设置在道路拐角或者斑马线等比较明显的位置,因为这些点对定位的作用很大,所以需要设置在明显的位置,且对应的背景参照物应该与点的特征差别很大,这样在进行测量的时候就可以得到较好的效果。实际操作过程中,一定要绘制各个控制点支架你的标记,通过各个控制点之间的关系构建绘制整体特征点的位置关系,对后续的测量工作提供了较为便利的帮助。
2.2 航空摄像测量中的空中三角测量
空中三角测量是常见的测量距离的方法,在航空摄像测量过程中,使用航空数码摄像器材进行空中三角测量可以精确的测量出地形的具体位置。通过实现编写好相应的程序,在实际运行中系统能够自动完成设置并计算出相应地形的位置,而不需要人工对其具体的航空数码摄像器进行内定向设置。编写空中三角测量程序的时候,首先,通过人工选择连接点来保存一定的数据,然后通过编写程序实现空中三角的测量,从而使相对定向顺利的完成。然后,分别对测量模型和测量航带进行连接的工作,再利用空中三角测量进行计算,将计算得到的连接点和像控点作为调试信息,按照一定的地形航空摄像测量比例尺绘制出相应的准确地形图。
2.3 航空摄像测量时,立体采编的测量
通过上述的空中三角测量得到的测量地形图后,接下来通过测绘时的业内立体信息对地形情况进行统一的采编。无人机拍摄测量地形过程中,需要通过确保采集到的物体线节点数据和各个线状地形结构的数据精度,只有确保了数据的准确性才能提升业内立体采集信息的准确度。一般情况下,大部分绘制都采用计算机自动绘制,但是在水涯线和等高线由于比较重要一般使用手绘的方法进行采集。地形采集测绘完成之后再进行更为细致的房屋结构信息测量,在房屋结构信息测量过程中,首先需要对房屋房檐边缘部分进行处理,该结果只是精度较低的中间结果,需要通过外业测量对房檐计算的中间结果进行校正,得到更为精确的结果。测量不到的区域需要做好标记方便以后进行测量,通过标定好的测量不到的区域位置能够一定程度上保证地形测量的完整性。
2.4 外业补测的操作
上节中介绍的部分均是通过航空摄像进行地图测量,这种航空测量会存在一些测量不到的地形结构和相对隐蔽的位置,这些位置在航空摄像测量中以及标记好,这些测量不到的位置通常需要测量人员通过标记地图进行外业补测的相关工作。在补测过程中,测量人员还可以根据实地测量到的一些数据与测量绘图结果进行比较,这些比较是有用的,通过这些比较可以检测出航空拍摄测量结果的准确性,从而对比较结果出现较大偏差的区域进行改正。对隐蔽或者测量困难的区域进行补充测量,然后进行结果的对比找出测量的错误区域并改正,可以保证整个区域的测量结果的精确性。
3、无人机应用于地形测量的可行性
无人机由于操作的便捷性,而且不需要认为因素的加入,且航空摄影测量已经能够广泛用于大多数地形测量中去,所以将无人机应用到地形测量中可以发挥出较多的优势。无人机的遥感系统,应用到地形测量有以下4个优势:
3.1 安全的可靠性
传统的利用航拍进行摄像测量过程中,飞机驾驶员和地质科研人员都需要在飞机上进行仪器操作,空中发生事故的情况时有发生,会造成地质科研人员不必要的伤亡。近年来随着利用遥感系统进行无人机驾驶飞行的多项研究,使用无人机已经能够很好的在空中通过遥感进行控制,并结合计算机技术和图像摄影技术的发展,利用无人机进行地形测量活动能够很好的进行。无人机不需要地质科研人员与驾驶员在飞机上工作,使得地形绘制工作更为安全可靠。
3.2 机动的灵活性
无人机与普通航拍飞机相比,体型更小,升空时间更短,不需要专用的升降气跑场地就可以升空正常运行,在机动性和灵活性更好,再加上较低的运营成本以及遥感操作系统的不断发展,其操作和运营成本更低,利用率也随着技术的研发得到了较高的提升。一般情况下,可以为无人机事先制定好一定的飞行线路,无人机可以按照既定的线路自动飞行,飞行过程中由于事先制定好了路线,所以稳定性非常好,能够进行高强度的航拍作业,对提高航拍精度也有不错的促进作用。在飞行用油上,由于无人机不需要载人,所以相同的耗油量,无人机比普通航拍飞机飞行更远距离,飞行更久时间,从另一个角度降低了空中航拍的耗油量。一般情况下,一架普通航拍飞机的载油量在5千克左右,能够保证飞机在1600米海拔高度飞行16小时左右,然而无人机可以将飞行高度控制在500~1000米左右,飞行的时间将比普通航拍飞机更持久,而且在高度控制上,无人机能够实现精度为十米的控制,所以无人机可以一次设定一百多个地形测量的航点,并进行不间断的航拍与地形测量。另外,由于无人机与地面机进行了实时的网络连接,所以能够瞬时将采集到的数据发回地面处理,而普通航拍飞机需要降落后读取数据进行处理,无人机能够提高数据处理的灵活性。
3.3 数据处理费用较低
无人机的控制系统较为简单,且由于不需要载人,安全系数可以稍微降低,所以在制造无人机过程中,造价与是普通航拍巡逻直升机的5倍左右。另外,无人机驾驶员只需要在地面进行遥感系统的操作,其上岗执照也很容易获得,缩短了“驾驶员”的上岗时间。无人机的机身材料一般采用高强度的轻质量碳纤维复合材料,在外壳保养上的也较之普通航拍巡逻直升机更为简单、便捷。另外,由于无人机的技术较新,在搭载影像处理设备上的兼容性也更好,数据处理的硬件配置也比普通巡逻直升机要求更低,使得数据处理费用更低。
3.4 运用高分辨率多角度的影像进行测量
无人机内自动搭载了高精度数码成像设备,可以对倾斜、垂直和水平等各个方向进行摄影成像。另外,无人机在低空飞行过程中,也可以对建筑物进行多个角度和尺度进行拍摄,从而得到建筑物表面更为精确的高分辨率纹理图像。传统的单一角度拍摄很难解决建筑物遮挡部分的拍摄,而无人机的多角度拍摄可以很好的解决建筑物遮挡问题。在遥感和卫星技术方面也是不可比拟的。
4、结论
无人机航空摄影测量技术通过无人机进行多个角度的航空拍摄结果,可以完成大比例尺的地形测绘工作。结合空中三角测量技术,无人机航空摄影测量技术不但能够快速、精准的完成地形测绘工作,而且与传统的航拍巡逻直升机相比,数据处理成本更低,灵活性好、安全性高,有效的降低了测绘的成本。但是值得注意的地方是,无人机航空摄影测量技术也不是万能的,不可能运用到所有的大比例尺的地形测绘中去。
参考文献
[1]狄颖辰,陈云坪,陈彦.无人机图像特征点提取研究[A].Proceedings of 2010 International Conference on Remote Sensing (ICRS 2010) Volume 4[C].2010(2).
[2]罗联聪.利用无人机航空像片进行大比例尺测图的探讨[J].中小企业管理与科技,2014(19).
廖亚
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UAV.PredatorUAV.Pr...
微信:gisworld QQ: 491474196(请注明来自GIS帝国论坛) GIS的麦田守望者,希望和大家交流。
king_ma
路人甲
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发布于:2016-10-10 09:52
好高端
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abinduo
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发布于:2017-02-10 10:55
高端,学习了
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2815265743
路人甲
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发布于:2017-02-16 14:54
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MrGiser
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发布于:2017-02-22 19:24
就是推广起来难度太大,严格来说已经不是单纯的技术了,差不多1条产业链呢
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游客

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