趙曉偉（四川省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，四川成都610213）

無人機(jī)航攝在地籍測(cè)繪中作業(yè)策略

趙曉偉（四川省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，四川成都610213）

現(xiàn)階段的低空無人機(jī)航攝系統(tǒng)能夠快速精確的獲取空間數(shù)據(jù)，其具備多方面的優(yōu)勢(shì)，如機(jī)動(dòng)性能較好、成本也不高、快速高效等。已經(jīng)廣泛應(yīng)用于地理信息數(shù)據(jù)快速獲取以及空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)等方面。本文針對(duì)無人機(jī)攝影在地籍測(cè)繪中的具體應(yīng)用進(jìn)行了研究，分析了無人航攝在地籍測(cè)繪中的運(yùn)用對(duì)策，并結(jié)合實(shí)例講解了無人機(jī)航攝進(jìn)行地籍測(cè)繪作業(yè)的過程，結(jié)果發(fā)現(xiàn)無人機(jī)航空拍攝系統(tǒng)能夠快速高效地完成地籍測(cè)繪任務(wù)。

無人機(jī)；航空拍攝；地籍測(cè)繪

引言

無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)成為一種基礎(chǔ)的地理信息采集方法之一。在微處理機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)也得到了很好的發(fā)展，再加上政府部門策略資料應(yīng)用需求的不斷增大，同時(shí)對(duì)資料所能夠涵括信息容量的要求也越來越高［1］。無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)作為一種全新的策略方式，在地籍測(cè)繪作業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。它構(gòu)建數(shù)字中國以及進(jìn)行數(shù)字城市建設(shè)的基礎(chǔ)所在［2］。

1　無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)

無人機(jī)具備多方面的優(yōu)勢(shì)，如成本低、拍攝范圍大、機(jī)動(dòng)靈活性好等，無人機(jī)的出現(xiàn)很好的解決了影響小面積低空攝影測(cè)量的關(guān)鍵問題，且可以高效、快速的獲得精度較高的低空影像，使得成果的現(xiàn)實(shí)性更加明顯。通過無人機(jī)來開展地籍航空攝影測(cè)量工作，需要開展四個(gè)方面主要內(nèi)容［3］。分別為布并測(cè)量設(shè)野外像控點(diǎn)、測(cè)區(qū)影像數(shù)據(jù)信息的獲取、內(nèi)業(yè)空三加密以及數(shù)字測(cè)圖等。這四個(gè)步驟當(dāng)中內(nèi)業(yè)空三加密是最為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，主要對(duì)記錄影像大地的坐標(biāo)及其三個(gè)角元素文件、加密之后的之后影像、主動(dòng)記錄提取特征點(diǎn)的大地坐標(biāo)文件、DEM數(shù)據(jù)、經(jīng)過精確匹配之后獲得的用于空三平差以及相對(duì)定向的定向點(diǎn)影像相關(guān)坐標(biāo)文件、相機(jī)文件空三精度報(bào)告以及照片的外方位元素等進(jìn)行輸出，不管對(duì)于何種影像，經(jīng)過空三加密之后都能夠直接導(dǎo)入并實(shí)施數(shù)字測(cè)圖。經(jīng)過對(duì)無人機(jī)航空攝影測(cè)量與全野外數(shù)據(jù)采集成圖方法進(jìn)行分析比較之后認(rèn)為，無人機(jī)航空攝影測(cè)量地地點(diǎn)上面的物體平面位置之間的距離誤差符合《地籍調(diào)查規(guī)程》（TD/T1001-2012）中的有關(guān)規(guī)定。

2　無人機(jī)應(yīng)用于地籍測(cè)繪的可行性分析

由于航空攝影測(cè)量已經(jīng)在地籍測(cè)繪中得到了廣泛應(yīng)用。為進(jìn)一步提升測(cè)量效率，有必要在最大限度上發(fā)揮無人機(jī)的優(yōu)勢(shì)。在地籍測(cè)繪作業(yè)當(dāng)中無人機(jī)遙感系統(tǒng)具備下述多方面的優(yōu)勢(shì)：

（1）通過高分辨率多角度影像實(shí)施測(cè)量。無人機(jī)內(nèi)部裝設(shè)有精度較高的數(shù)碼成像裝置，這些設(shè)備通常具備垂直和傾斜攝影技術(shù)能力，其平面影像除了能夠通過豎直拍攝獲取之外，還可以通過低空飛行的方式，通過多角度的攝影以獲取物體多面高分辨率紋理影像，該特征可以很好的處理高層建筑物的遮擋難題。

（2）機(jī)動(dòng)性能較為靈活。該技術(shù)具有非常強(qiáng)的靈活性，無人機(jī)即便是沒有專門的起降場地還是可以正常飛行，另外，升空時(shí)間也相對(duì)較短，運(yùn)行成本很低，且操作系統(tǒng)比較便捷?；谶@些優(yōu)勢(shì)，使得無人機(jī)得到了高頻率的使用。和有人駕駛的飛機(jī)不同之處在于，無人機(jī)在飛行時(shí)可以根據(jù)預(yù)先設(shè)置好航線來飛行并完成規(guī)定的任務(wù)，且穩(wěn)定性較高，使得航線以及拍攝控制精度都獲得大幅度提升。通常而言，無人機(jī)可以搭載5kg油量，可以在空中持續(xù)飛行1600km，飛行時(shí)間長達(dá)16h以上，但飛行高度只有50～1000m，高度控制精度在10m范圍以內(nèi)，所以，無人機(jī)一次可以完成很多的測(cè)繪任務(wù)。

（3）數(shù)據(jù)處理費(fèi)用不高。普通巡邏直升機(jī)其價(jià)格與無人機(jī)飛行平臺(tái)以及控制系統(tǒng)的總價(jià)相比較而言高出數(shù)倍。另外，考慮無人機(jī)飛行執(zhí)照也相對(duì)比較簡單，這在很大程度上縮短了操作人員上崗的時(shí)間。無人機(jī)的機(jī)身材質(zhì)主要為高強(qiáng)度輕質(zhì)量碳纖維復(fù)合材料，這就決定了維修以及保養(yǎng)方面較為便捷。無人機(jī)搭載的影像處理設(shè)備其兼容性也很好，在數(shù)據(jù)處理的時(shí)候無需非常高的硬件配置，這就使得真?zhèn)€費(fèi)用成本都偏低。

3　無人航攝在地籍測(cè)繪中的運(yùn)用對(duì)策

3.1航攝中對(duì)像片的控制測(cè)量

通過航空攝像測(cè)量技術(shù)對(duì)地籍進(jìn)行測(cè)繪時(shí)，在像片控制測(cè)量方面，目的在于將航攝資料與導(dǎo)航定位信息進(jìn)行互相結(jié)合，再利用地面測(cè)量數(shù)據(jù)與航攝資料進(jìn)行關(guān)系換算，這樣使得地籍測(cè)繪資料更加真實(shí)，必要情況下可以將情況進(jìn)行反應(yīng)記錄。在進(jìn)行航攝測(cè)量時(shí)，根據(jù)像片控制點(diǎn)來進(jìn)行特殊的分布和設(shè)置，再結(jié)合導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)繪地區(qū)地籍的全面、準(zhǔn)確測(cè)量。在針對(duì)某些外業(yè)控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候必須要注意定位操作。一般而言，將像控點(diǎn)中外業(yè)控制點(diǎn)設(shè)置于道路的斑馬線或者拐角上，必須要注意，要將其放在有著顯著特征或者參照物的位置。

3.2航攝測(cè)量中的空中三角測(cè)量

在進(jìn)行航空攝像測(cè)量的時(shí)候，空中三角測(cè)量就是通過航空數(shù)碼攝像器材對(duì)該地區(qū)地籍進(jìn)行有效的測(cè)繪，無需人工對(duì)航空攝像所拍攝到的數(shù)碼影像進(jìn)行設(shè)置或者干預(yù)，因?yàn)樗梢愿鶕?jù)系統(tǒng)的設(shè)置自動(dòng)的進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。要想進(jìn)行空中三角測(cè)量，必須要人為的選定連接點(diǎn).使得能夠得到順利完成。進(jìn)而完成測(cè)量模型的連接以及測(cè)量航帶的連接等，再針對(duì)連接點(diǎn)以及像控點(diǎn)位置實(shí)施調(diào)試，從而可以實(shí)現(xiàn)比例繪制的目的，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)該地形的精確測(cè)繪。

3.3航攝測(cè)量時(shí)立體采編的測(cè)量

完成上述測(cè)量步驟之后，接下來要對(duì)地籍情況測(cè)繪時(shí)的內(nèi)業(yè)立體信息測(cè)量實(shí)施統(tǒng)一采編。在通過無人機(jī)拍攝測(cè)量地籍的時(shí)候，必須要保證采集各線狀地形結(jié)構(gòu)以及物體線節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的精確性，只有這樣才可以提高內(nèi)業(yè)立體采集信息的精確性。但是，水涯線和等高線必須要用手繪的方法來進(jìn)行采集。對(duì)于那些無法測(cè)量的位置或者部分，必須要做好有關(guān)標(biāo)記，便于以后外業(yè)實(shí)施測(cè)量與采集，進(jìn)一步保證該地籍特征測(cè)量的完整性。

3.4外業(yè)補(bǔ)測(cè)操作

在通過航攝測(cè)量技術(shù)對(duì)某地區(qū)地籍進(jìn)行測(cè)繪時(shí)，可能存在部分位置航攝測(cè)量無法進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)繪，比如某些死角或者非常隱蔽地方，這種情況下要求測(cè)繪人員實(shí)施外業(yè)補(bǔ)測(cè)。在進(jìn)行該工作的時(shí)候，為進(jìn)一步檢驗(yàn)航空拍攝測(cè)繪結(jié)果的精度，一般都是選取一部分測(cè)繪結(jié)果與測(cè)量繪圖的結(jié)果實(shí)施對(duì)比。通過比較找到測(cè)繪過程中存在的錯(cuò)誤并對(duì)其進(jìn)行改正。

4　無人機(jī)在實(shí)際測(cè)繪項(xiàng)目中的應(yīng)用

4.1項(xiàng)目概況

項(xiàng)目在山區(qū)中，屬于高原高海拔地區(qū)，氣候條件以及地理環(huán)境均較為特殊，面臨的困難主要有：①?zèng)]有起飛以及降落場地，所以采取了借助彈射架起飛以及傘降回收。②在較短時(shí)間內(nèi)可能發(fā)生晴天和陣雨交替的情況。為了更好的抓住航飛時(shí)機(jī)，必須要在起飛地點(diǎn)準(zhǔn)備好，隨時(shí)準(zhǔn)備起飛，降落之后必須迅速對(duì)相片進(jìn)行檢查，結(jié)合具體情況實(shí)施補(bǔ)飛。③山比較高，上空風(fēng)速非常大，必須要加大旁向以及航向重疊度，防止出現(xiàn)航攝漏洞。在本次試驗(yàn)過程中無人機(jī)總共飛行了5次，獲得2600多張航片。

4.2航線設(shè)計(jì)

在已有1∶10000地形圖的基礎(chǔ)上來劃分航攝區(qū)域，盡可能確保統(tǒng)一區(qū)域高差不超過設(shè)計(jì)航高的1/6，確保測(cè)區(qū)之間有一定的重疊度，相片基線長度是390m、航線之間的間隔距離是950m。

4.3影像下載以及質(zhì)量檢查

完成航攝支護(hù)在現(xiàn)場下載影像數(shù)據(jù)，同時(shí)根據(jù)飛行時(shí)記錄的曝光點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)相片進(jìn)行重命名，根據(jù)航線進(jìn)行存儲(chǔ)，確保影像名與曝光點(diǎn)坐標(biāo)名能夠一一對(duì)應(yīng)，這樣方便后期轉(zhuǎn)展曝光點(diǎn)，進(jìn)行航攝質(zhì)量檢查。對(duì)于縣城區(qū)域影像獲取以及制作項(xiàng)目而言，可以通過航攝質(zhì)量檢查軟件來對(duì)航向、旁向重疊度以及旋偏角等進(jìn)行檢查，同時(shí)通過目視來對(duì)影像色彩進(jìn)行判別。

4.4影像畸變差改正

在進(jìn)行無人機(jī)航攝時(shí)，采用的主要為數(shù)字型相機(jī)，其鏡頭通常會(huì)存在一定的誤差，該誤差的存在使得相機(jī)圖像出現(xiàn)不同程度上的光線畸變，對(duì)圖像質(zhì)量造成很大影響。所以在精確檢測(cè)時(shí)必須對(duì)畸變圖像實(shí)行校正。同時(shí)對(duì)圖片中的噪聲點(diǎn)進(jìn)行消除，通過直線約束方式強(qiáng)化畸變系數(shù)可以更好地矯正畸變圖像，該措施在現(xiàn)代地籍測(cè)繪技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛。

4.5空三加密

進(jìn)行無人機(jī)航攝時(shí)使用的相機(jī)為非量測(cè)相機(jī)，所得照片容易出現(xiàn)光學(xué)畸變問題。這對(duì)實(shí)際景象成像造成影響，這也是處理流程中的關(guān)鍵點(diǎn)。為處理光學(xué)畸變問題，有必須對(duì)實(shí)際景象正后方實(shí)施空三加密，這是提高無人機(jī)航攝效果的有效措施。

地籍測(cè)繪項(xiàng)目當(dāng)應(yīng)用的是Pixel Grid系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合無人機(jī)航空拍攝特點(diǎn)來處理影像并構(gòu)建對(duì)應(yīng)的模塊。完成模塊之后就可以結(jié)合相對(duì)定向需求進(jìn)行連接，確保航空拍攝過程中無人機(jī)能夠保持穩(wěn)定，不致于受其它外部因素的影響而偏離航線。如果無人機(jī)發(fā)生航攝偏移便會(huì)造成地籍測(cè)繪出現(xiàn)較多偏移點(diǎn)，為確保航攝效果以及測(cè)繪精準(zhǔn)度，必須要加強(qiáng)人工干預(yù)措施，避免連接時(shí)發(fā)生任何問題。

5　結(jié)束語

地籍測(cè)繪中大力推廣無人機(jī)航攝系統(tǒng)的應(yīng)用可以促進(jìn)地籍測(cè)繪體系的不斷完善，此外也可以加快地籍測(cè)繪成果實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的進(jìn)程。但是，我們必須要清醒地認(rèn)識(shí)到低空無人機(jī)航攝系統(tǒng)本身還存在很多不足，如果采取小幅面非量測(cè)型相機(jī)，那么單幅影像覆蓋面積較小，導(dǎo)致正射影像圖接縫工作量非常大；飛行姿態(tài)穩(wěn)定性不足，容易遭受天氣的影響，尤其是力的影響；空中三角測(cè)量工作量非常大，區(qū)域網(wǎng)接邊誤差也相對(duì)比較大，直接影響地籍測(cè)繪的精度。這些問題都要求我們不斷的對(duì)技術(shù)進(jìn)行完善和改進(jìn)。

［1］吳佳熠，賈喻慧.無人機(jī)航攝在地籍測(cè)繪中作業(yè)方法研究［J］.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2015（3）：208.

［2］史申超.無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在地籍測(cè)繪方面的應(yīng)用研究［D］.山東科技大學(xué)，2014.

［3］胡小峰.無人機(jī)航攝在地籍測(cè)繪中作業(yè)方法研究［J］.科研，2015（15）：23.

P231

A

2095-2066（2016）25-0070-02

2016-8-2

趙曉偉（1963-），男，工程師，大學(xué)本科，主要從事測(cè)繪工作。