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無人機航測,你不知道的那些事

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2019/3/1     瀏覽次數:    

近年來,隨著國家遙感、測繪技術的迅速發展,無人機低空攝影測量技術逐漸應用于國家基礎測繪、數字城市建設、生態環境監測、國土資源治理等領域。無人機低空攝影測量技術具有快速高效、機動靈活、分辨率高、處理速度快、運行成本低等特點

目前,為獲取比例尺合適的影像圖,無人機航測已成為最重要的手段之一。

據悉,無人機低空攝影測量技術系統包括空中攝影系統、地面控制系統、數據處理系統 3 個部分。

 

航空攝影測量無人機/圖 來源網絡

其中,空中攝影系統主要包含飛行平臺、數碼相機和自動駕駛儀,用來完成空中測量攝影工作;地面控制系統主要是由地面運輸、無人機地面控制和數據接收與交換組成,用來完成無人機控制、數據信號接收工作;數據處理系統主要包括航線設計、影像質量檢查和數據后處理軟件,用來完成攝影測量工作前期航線制定和后期數據處理工作。

無人機低空攝影測量技術的工作流程為:測量區域航線規劃——控制無人機按照航線進行拍攝作業——存儲拍攝數據——與地面控制系統實現數據交換處理——飛行任務結束無人機降落——根據數據資料選擇是否進行補拍——完成無人機低空攝影測量。

第一步:準備階段

首先,確定測繪任務中的具體項目需求,從而選擇合理的無人機低空攝影設備的型號。據宇辰網記者了解,目前除了傾斜攝影和小面積測繪可能會采用多旋翼,一般工程測繪是以固定翼無人機為主。

其次,進行測繪項目整體資料的搜集和調整。

最后,進行水電工程測繪項目航線設計、現場勘查和飛機檢查工作,從而為測量做好前期準備。

第二步:外業實施階段

首先,進行現場測量環境與設備的檢查,如果發現存在攝影漏洞,需要進一步根據現場的地形重新進行航線設計,重新開始低空數碼航拍工作;如果沒有漏洞,則可以按照原始的航拍路線進行技術處理。

其次,按照獲取影像設計像控點的分布,并完成像控點的測量和記錄,在此過程中,根據畸變差修正后的影像資料對像控點進行測量并修正記錄,完整準確的外業測量記錄,為內業數據處理奠定基礎。

據專業從事航測外業工作的業內人士高先生透露,外業的作業效果受地形因素影響最大,最怕的就是地形復雜險峻的山區。“山區作業效率低,因為地形復雜,轉場很麻煩,經常繞路;有時候山很高,飛機飛上去沒有信號,增加作業風險,飛機一旦失控就可能飛丟。”

此外,地形復雜的地方像控點不好布也是個難題,如果有的地面飛機飛不上去,很難產出精度較高的圖。

服務于農村土地承包權項目的航測無人機/圖 來源網絡

“無人機起飛主要是彈射傘降,或者彈射滑跑,在平原上相對容易的多,轉場也方便。在山區,因為有山無人機爬升需要空間,很困難。像在一個井里面,山特別高的話,即使飛起來了,也很難爬升,很多時候就得爬到山頂上。但很多時候山頂是上不去的,這種地方很難飛。這種對于外業和內業來說都是很大的挑戰。內業處理的時候,因為高差大,每個地方的精度都不一樣,想出一個高精度的圖比較困難。”上述業內人士說。

現在有垂直起降的飛機,但也只能解決起降的問題,在山區作業,無人機直接面臨的是爬升空間和信號傳輸問題。但是垂直起降無人機的優勢不用找起降場地,在山區可以盡量到一個比較高的公路,爬升空間和信號都會好一些。

據悉,精度控制方面,現在有差分RTK和PPK的后差分處理。RTK在地形圖測繪外業中應用范圍非常廣,和傳統的測量儀器相比,不僅操作簡單,而且有很高的測量精度。

例如在對城市建成區和規劃區進行測繪的時候,必須對這些地區設置好控制點,為了保證這些控制點,就必須應用 RTK技術。因為如果可以快速精確地提供控制點,那么將會極大的提高施工效率。應用 RTK技術之后,就能很好的進行常規測量。

但山區由于信號問題用不了RTK,就主要使用后差分PPK來減少像控點,能減少很大工作量,精度也能提升一些。

據宇辰網記者了解,航測的外業工作很辛苦,風險性也比較高,像是航測數據不全的情況,就很難處理。一般飛完當天會在外場檢測一下,如果數據不全就只能重飛。

第三步:內業數據處理階段

這一階段主要分為數據采集與數據編輯兩部分內容。這部分的工作任務主要是:一方面對DEM (數字高程模型)和 DOM (數字正射影像數據集)生成處理,利用技術手段和數據處理手段實現基本數據模型的生成;另一方面對DEM和 DOM數據生成的結果進行成果質量檢測,保障數據輸出的真實性,輸出DEM 和 DOM 成果,隨后,完成 DLG(數字規劃地圖)制作,輸出 DLG 成果。

業內人士告訴宇辰網記者,相較“飽經風霜”的外業工作,內業的工作可用“精細繁瑣”來形容,但都同樣的重要。

數據采集工作主要是對著立體顯示設備看立體影像,畫第一手的地圖。在數據采集過程中,要求精度非常高,即所有能見的地物都要畫,所有區域的等高線都要畫(包括居民區),所有成圖區域的高程點都要采集

密集激光點云生成的DSM成果/圖 來源網絡

而數據編輯的工作,即修整采集人員畫的一手地圖。即拼接地圖、修剪等高線、刪減高程注記點、加圖幅圖框、加文字注記等。通過刪減修整地圖,使地圖符合甲方或者規范上關于成圖的要求。

經常性發生的是,圖一次性生產不出來。因為采集人員看到的立體像對上可能有缺失、模糊、不確定的區域,編輯人員就要把這些地區標注出來,然后把半成品交給調繪的外業人員去補測,補測回來之后再把補測的地圖添上去。

業內人士透露稱,航測內業工作強度大,目前仍以勞動密集型為主,薪酬偏低,且面臨高素質全面型人才缺失的問題。

不過,好在現在已有軟件可以實現等高線自動生成的功能,也提供了曲線編輯的人機交互,可以對測區點云塊按圖框批處理生成等高線產品。隨著技術的不斷進步,在處理航測數據的精度和效率方面,均有望得到提升。


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