無人機影像處理技術(shù)在測繪工程中應用
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[摘要]在本文中，筆者論述了在測繪工作中應用無人機影像處理技術(shù)的工作類型和優(yōu)勢，并結(jié)合當前測繪工程的工作現(xiàn)狀，提出了幾點應用策略。
[關鍵詞]無人機影像處理技術(shù)；測繪工程；應用策略
引言
將無人機應用到測繪工程當中能夠有效降低測繪工作的難度，避免工程建設中一些不穩(wěn)定問題的出現(xiàn)。隨著社會科學技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機遙感測繪基礎會成為未來測繪工程的中堅力量。
1在測繪工程中應用無人機影像處理技術(shù)的概述
測繪工程工作是指對某一區(qū)域、空間進行測量工作，并結(jié)合測量的數(shù)據(jù)繪制該區(qū)域的地形圖。測繪工程工作能夠為項目工程建設提供測繪數(shù)據(jù)、圖像和施工的具體信息，一般在項目工程建設之前完成。無人機影像處理技術(shù)一般是指遙感影像技術(shù)，較多見于工程測繪工作當中[1]。無人機影像處理技術(shù)并不需要過高的資本投入，且具有操作靈活的優(yōu)勢，極大程度地滿足工程建設對于一些危險地區(qū)、復雜地區(qū)的地質(zhì)地貌、水文地質(zhì)的勘察工作需求。無人機影像處理技術(shù)的功能比較多，操作人員可根據(jù)無人機的型號來挑選適合的攝像機設備，在成功搭配之后就能夠?qū)σ獪y繪的地域進行多角度的測繪。
2在測繪工程中應用無人機影像處理技術(shù)的優(yōu)勢
在測繪工程中應用無人機影像處理技術(shù)的優(yōu)勢主要有以下三點。第一，圖像更加高清。在進行地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件等方面的測繪工作時，工作人員可借助無人機的遙感觀測技術(shù)進行數(shù)據(jù)的監(jiān)測，并在高空中利用高清攝像系統(tǒng)對監(jiān)測對象進行航拍。工作人員通過對攝像軟件系統(tǒng)進行控制，調(diào)整無人機攝像的精準度，用以適應不同地理條件下的工程測繪工作，滿足建設項目對高清攝像、實時定位、實時監(jiān)控等工作內(nèi)容的要求。第二，監(jiān)測的范圍具有可控性。在比較復雜的環(huán)境下作業(yè)時，一般的測繪技術(shù)并不能夠取得理想的數(shù)據(jù)和圖像。工作人員通過結(jié)合無人機影像處理技術(shù)，運用無人機的遙感監(jiān)測技術(shù)調(diào)整了監(jiān)測的范圍和規(guī)模，利用三維形式對傳統(tǒng)檢測項目區(qū)進行了集中顯示，提高了工程檢測的準確度。第三，監(jiān)測率高。傳統(tǒng)的測繪工作對人員的技術(shù)要求較高、工作效率低，在對于一些復雜環(huán)境、高風險環(huán)境進行測繪工作時，總會面臨著難以預知的風險。將無人機影像處理技術(shù)投入到測繪工程當中，能夠讓工作人員在第一時間掌握項目施工的情況，用數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)預處理技術(shù)及時發(fā)現(xiàn)風險并規(guī)避風險，保證項目建設能夠順利進行。
3在測繪工程中應用無人機影像處理技術(shù)的工作類型
第一種類型是征地測量。一般情況下，所征收的土地地形平緩，具有開闊的視野和有秩序的整齊土地，受所征收土地的地形、地貌特點的影響，征地測量工作對于技術(shù)的要求并不高，測量難度不大[2]。但是，由于征地測量一般是在野外進行的，所征收的土地的范圍也比較大，這項工作對于測繪人員的體力要求、耐力要求比較高。在長時間的持續(xù)工作情況下，測繪人員使用無人機影像對征地進行測量的工作效率降低，導致征地測量準確度不高，對于接下來的測繪工作帶來影響。第二種類型是農(nóng)村建設繪制測量。由于多數(shù)農(nóng)村的地形、地貌較為復雜，且面積廣闊，在實現(xiàn)農(nóng)村城市化建設的工作中，測繪工作無法高質(zhì)量的展開，從而影響了農(nóng)村建設的工作效率。將無人機影像處理技術(shù)應用到農(nóng)村建設繪制測量工作當中，能夠?qū)ζh山區(qū)農(nóng)村房屋、水電、交通等情況進行精準地測繪，并生成地圖，方便工作人員開展農(nóng)村建設工作。第三種工作類型是地形圖的測繪。無人機最重要的使用方向就是繪制地形圖，將無人機影像處理技術(shù)應用到地形圖的測繪工作當中，能夠滿足地形圖對精準度的要求，繪制出高質(zhì)量的地形圖。地形圖對于工程建設工作的影響非常巨大，將準確度地的地形圖應用到工程建設過程中，很可能會導致工作事故的發(fā)生，造成工作人員生命與財產(chǎn)的損失。第四種類型是土石方測量工作。在種種測量工作當中，土石方測量對于技術(shù)的要求比較高，人力測量土石方會面臨危險，而且測量工作的質(zhì)量、效率并不理想。將無人機影像處理技術(shù)應用到土石方測量工作當中，不僅能夠得到土石方量的精準數(shù)據(jù)，還能夠避免不必要人力資源、財力資源的浪費，大大提升工程的施工效率。同時，運用無人機影像處理技術(shù)測量土石方量的方法十分便捷，根據(jù)工作人員設置的固定數(shù)值，無人機飛行在固定的高度上，只需對飛行軌跡、圖像數(shù)據(jù)進行整理歸納，就能夠測繪出土石方量。
4在測繪工程中應用無人機影像處理技術(shù)的注意事項
在進行工程測繪工作過程中，為了最大程度的發(fā)揮無人機影像遙感測繪技術(shù)的優(yōu)勢，滿足項目施工對高質(zhì)量測繪數(shù)據(jù)的需求，相關工作人員要加強對相關設備的維護意識，階段性地對設備進行檢查和調(diào)試。第一，測繪人員要以項目施工對測繪工作的具體要求進行設備的調(diào)整，遵守質(zhì)量檢測的標準對設備進行全方位的檢查[3]。第二，為保證在測繪工作中相關設備能夠良好的運行，測繪人員要加強對無人機通信設備、電源系統(tǒng)、地面電臺等基礎設施進行檢查。第三，為了避免在測繪工作過程中出現(xiàn)重疊、航線彎曲的問題，測繪人員要定期對影像質(zhì)量、清晰度、色彩效果等內(nèi)容進行檢查。為了提高無人機遙感測繪工作的效率，測繪人員要提高對像控點測量流程的生機。一方面，根據(jù)無人機實際的拍攝角度，對拍攝區(qū)域自由網(wǎng)的效果進行檢驗，通過影像技術(shù)在第一時間生成自由網(wǎng)快拼圖。另一方面，對目標測繪地形、地勢進行綜合評估，并調(diào)整針對性的像控點測量方案，控制像控點攝像的質(zhì)量。此外，在無人機遙感測繪工作過程中，工作人員不能夠?qū)υ紨?shù)據(jù)進行隨意刪除或修改，也不能對已設定的操作指令進行更改。
5在測繪工程中應用無人機影像處理技術(shù)的具體策略
5.1應用畸形改正技術(shù)，提高圖像的真實性
與普通的影像處理技術(shù)不同的是，在進行無人機測繪過程中，工作人員較多使用的是非量測相機，而用大比例尺進行測量時，工作人員使用的都是常見的單反相機，一般與定焦鏡頭搭配使用，因此時長有拍攝畸形的現(xiàn)象發(fā)生。在進行剖面數(shù)據(jù)的提取時，某些地震資料會有多路編輯、重新取樣、重新排列的現(xiàn)象發(fā)生，這時技術(shù)工作人員要進行修正工作，在完成修正后獲取相關的數(shù)據(jù)信息[4]。無人機影像技術(shù)很大程度上受到衛(wèi)星遙感和航空遙感技術(shù)的影響，在具體的測繪工作過程中能夠進行無人遙控的低空飛行，可以從多個角度獲取高質(zhì)量的圖像，保障獲取圖像的分辨率和圖像的真實性。
5.2應用空三加密技術(shù)，實現(xiàn)室內(nèi)控制點加密
空三加密技術(shù)是在無人機影像技術(shù)中最為重要的一項技術(shù)內(nèi)容，對工作人員的操作技術(shù)要求比較高，這一環(huán)節(jié)工作的質(zhì)量高低對于接下來的工作準確度有著很大的影響。運用空三加密技術(shù)是為了實現(xiàn)室內(nèi)控制點加密，計算出加密坐標的具體平面位置，一般是在野外控制坐標的支持下空中進行三角測量工作。目前，解析空三加密技術(shù)、模擬空三加密技術(shù)在測繪工作中比較常見。空三加密技術(shù)的運用流程較為復雜，可簡單分為空三數(shù)據(jù)預處理、初始構(gòu)網(wǎng)、對連接點進行精確匹配、去除漏匹配點、增加連接點數(shù)、控制網(wǎng)平差等環(huán)節(jié)。空三加密技術(shù)不會受到被測量地點區(qū)域大小的限制，能夠完成區(qū)域內(nèi)部精度均勻的測量工作，控制野外測量工作的成本，大幅提升工作效率。
5.3應用大比例尺技術(shù)，完成地圖繪制工作
進行測繪工作需要建立在同一的測繪基準和測繪系統(tǒng)的基礎之上。在測繪工程方面，我國對比例尺地圖進行了明確的規(guī)定，比如1：100、1：500、1：1000、1：5000、1：10000等[5]。在應用大比例尺技術(shù)開展無人機遙感測繪工作時，工作人員需要掌握無人機影像航測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，對地面控制系統(tǒng)、空中控制系統(tǒng)、影像數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的工作流程有清楚的認知。由于在無人機飛行拍攝過程中都使用的是非量測相機，其拍攝的影響也會發(fā)生光學畸變現(xiàn)象，被拍攝區(qū)域的實際地形、地貌、地理位置與圖片偏差，需要相關技術(shù)人員要對圖片進行矯正。此外，在應用大比例尺技術(shù)進行地圖繪制工作時，測繪人員要根據(jù)實際的測繪情況使用無人機，科學合理地選擇恰當?shù)膽脽o人機飛行平臺，并對其進行相關數(shù)據(jù)的設定。通常情況下，在使用大比例尺技術(shù)進行測繪工作時，無人機會需要一些轉(zhuǎn)彎技術(shù)、緩沖技術(shù)，工作人員要通過專業(yè)的技術(shù)手段進行調(diào)控，才能確保拍攝效果令人滿意。
5.4應用數(shù)據(jù)處理技術(shù)，提高平面點測繪精度
無人機拍攝技術(shù)與傳統(tǒng)的拍攝技術(shù)不同，無人機設備在飛行過程中所得到的影響大多處于不規(guī)則的排列狀態(tài)，在旋偏角、俯仰角等角度的選取都比平時的攝影角度更大一些[6]。同時，受到航向的影響，所拍攝的影像重疊度較大，但模型卻比較小。在此問題的影響下，空三角測量數(shù)據(jù)的結(jié)果會出現(xiàn)誤差，空三自動轉(zhuǎn)點的成功率會降低，相關技術(shù)工作人員的工作內(nèi)容會大幅提升。由于拍攝影響的模型比較小，在測繪工作中需要技術(shù)人員經(jīng)常切換模型，導致技術(shù)人員的工作效率降低。因此，相關技術(shù)人員要在測繪工作過程中加強人工干預，重視對相關軟件的解算工作，降低測區(qū)分區(qū)，以實現(xiàn)測繪圖像精度和準度符合行業(yè)內(nèi)部技術(shù)規(guī)范的目標。此外，在大氣氣流、相幅的影響下，測圖接邊工作會受到干擾，立體像會將高程誤差體現(xiàn)出來。因此，相關技術(shù)人員要加強對高程精度的把控，嚴防模型之間高程誤差的產(chǎn)生。5.5應用數(shù)據(jù)預處理技術(shù)，提高后續(xù)計算便捷性數(shù)據(jù)預處理技術(shù)一般被應用與數(shù)據(jù)預處理工作當中。由于無人機影像技術(shù)的數(shù)據(jù)庫太大，數(shù)據(jù)用以受到其他數(shù)據(jù)、空缺數(shù)據(jù)和不一致行動人數(shù)據(jù)的侵擾，工作人員要應用預處理技術(shù)，比如清理數(shù)據(jù)、集成數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)變換、數(shù)據(jù)規(guī)約等方式，提高所獲得的數(shù)據(jù)的質(zhì)量。例如，在測繪過程中要對地球物理面積性觀測數(shù)據(jù)進行大量增強或轉(zhuǎn)換處理，就需要借助數(shù)據(jù)預處理技術(shù)，將無規(guī)律的測繪網(wǎng)轉(zhuǎn)換為有規(guī)律的規(guī)則網(wǎng)，方便接下來計算機系統(tǒng)進行精確的計算。
6結(jié)束語
總而言之，在測繪工程中使用無人機影像處理技術(shù)，能夠提高測繪圖像的真實性，促進室內(nèi)控制點加密、地圖精準繪制等工作的高效完成。
參考文獻
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作者:張英杰 單位:遼寧省自然資源事務服務中心
