摘要：就目前而言,无人机航空摄影测量系统在交通、国土管理、城市规划、防灾减灾中应用普遍,分析技术优点如下:一是便利性,不仅体积小,而且起降要求低;二是经济性,和常规的测量工作相比,利用无人机能减少人力、物力投入,降低作业成本;三是多功能性,在土地规划、利用、监测、整治等方面,均有较高的应用价值。
关键词：无人机；航空摄影；数据处理
近些年无人机遥感技术迅速发展，它具有拍摄角度灵活，起降不受地形地势影响，悬停时间长，分辨率高的优势，无人机影像为二维，不能真实将场景展现给人们，所以将无人机影像通过三维重建算法生成三维模型不可避免。无人机航拍影像的多视图几何三维重建方法来构建三维模型，该方法与其他方法相比，有很多优点，如：价格低廉、操作简单、使用灵活，具有重要的意义。
1无人机航空摄影测量系统的组成
1.1硬件系统
第一,机载系统。无人机是航空摄影测量系统的搭载平台,是整个系统运作的基础,主要包括无人机、数字摄影、导航飞行控制、通信等子系统。工作时,系统会按照预设航线自主飞行,完成预设的摄影测量任务,并将飞行高度、速度、状态、气象情况传输给地面监控系统。第二,地面监控系统。该系统直接影响飞行平台的运行,包括计算机、飞行控制、电子通信、电台等设备。无人机工作时,地面监控系统会接收无人机发出的信息,在地图上标记无人机的位置、高度、速度、路线等参数,方便操作人员了解无人机的飞行状态。
1.2软件系统
第一,航线设计软件。该软件决定了系统运行的方向、精准度,也是信息采集的关键环节,要求预先设定地形特点、作业范围、测量参数、精度等指标,依据行高、重叠度、地面分辨率,可以计算出飞行曝光点、基线长度等数据。第二,数据接收处理软件。该软件是系统摄影测量外业的最后一步,关系到图像的处理质量。一般而言,无人机获取地面影像时,会受到内部、外界因素的影响,为了避免原始图像处理时存在质量问题,会对原始影像进行预处理,例如图像校正、图像增强等。
2Agisoftphotoscan工作流程
2.1数据准备
无人机在进行作业时，有时候会受到外界因素的影响，拍摄的影像会不清楚，这时最后作业完成之后，非常有必要对每张影像进行检查，把质量不好的影像去除，影像没有问题之后，要对无人机的POS信息进行检查。
2.2加载数据及数据定向
软件根据摄影测量的一些原理，根据多视图几何三维重建技术，软件会不需要人工干预的情况下，求出每张照片的空间信息，然后对其进行定向等操作。无人家航拍的照片加载及数据定向之后，会显示照片是按照六条航线进行拍摄的。一共加载了40张影像。软件通常在处理数据比较大的时候，会根据航线不同的布局进行划分处理，对每块分别进行操作，最后再进行合并和纹理映射。通过这种方式，不仅可以充分的利用计算机性能的优势，还可以大大提高处理大数据量的效率。
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2.3点云生成
稀疏点云主要是通过相对旋转矩阵的计算、相对平移向量计算、全局旋转矩阵的计算、全局平移向量计算、计算三维点云等五部分一起构成。这五步能很好的计算图像之间的关系，然后把所有特征点在每幅图像中进行链接形成连接点并通过三角化计算其相应的三维坐标值，最终通过集束调整进行整体优化。密集点云是在稀疏点云的基础上，通过恢复图像序列的方位元素基础上，通过遍历每个像素的匹配关系来得到视图之间匹配关系的视差图，然后通过已知的方位元素对匹配的像素进行前方交会。照片之间的定向完成之后，点云的个数分别为35518，7942450。
2.4网格生成与纹理映射
密集点云生成之后,通过使用Delaunay方法对得到的离散稠密点云进行剖分,最后来构建三角形网格,网格生成后,再进行纹理映射得到最终的三维模型。
2.5成果输出
如果纹理映射完成之后,导出的成果主要数字正射影像(DOM)和数字三维模型,在进行导出时,如下图所示,对分辨率、投影类型和图的大小都可以进行设置。DOM一般导出为TIFF格式,三维模型一般导出为OBJ格式。
3无人机航空摄影测量系统在土地规划中的应用
以某土地整治项目为例,位于重庆山地区,规划设计阶段,利用无人机航空摄影测量系统,作业流程如下:第一,收集地形图、土地利用资料,检查仪器设备,做好飞行准备工作。第二,测区踏勘,确定大概测量范围,在系统中设置测量区域和飞行路线,布设像控点,避开树木、建筑、电线等。
第三,外业摄影测量,在无人机上搭载摄影系统,低空飞行获得测区影像资料,要求图像清晰、色彩均匀、层次丰富,能真实表现地物信息。第四,内业数据处理,利用PhotoScan图形处理软件,对影像进行拼接和处理,找到像控点,对坐标、高程进行纠正、加密、修饰。
在土地整治的规划设计中,无人机航空摄影测量系统的应用优势如下:(1)高效。考虑到重庆地区地形地势复杂,传统地形测量工作的开展,完成1km2的测量范围需要2人花费3天~4天。(2)直观。该系统的应用,能获得测区全范围的数字正射影像图,由于图像更加直观,有利于工作人员分辨各种信息要素。依据初步设计方案,向民众征求意见时,能提高民众的积极性,增强对土地整治的认识度。(3)全面。绘制地形图是土地整治的基础,考虑到测量范围广,传统测量工作难以适用,容易忽略部分沟渠、线路,继而影响整治方案的设计。
结论
综上所述,随着科学技术的进步,无人机航空摄影测量系统成为一种新型的测量手段,具有精度高、成本低、操作简单的优势。文中分析了该系统的组成,其中硬件系统包括机载系统、地面监控系统;软件系统包括航线设计软件、数据接收处理软件;介绍了在地形测绘、土地规划、灾害防治中的具体应用,并结合工程案例进行分析,希望为类似工作的开展提供经验借鉴。
参考文献：
[1]刘见辉,刘谨萍.无人机航空摄影测量在地形图测绘中的应用[J].农家参谋,2018(17):237.
[2]张大景.无人机航空摄影在地形图测绘中的应用[J].工程建设与设计,2018(12):257-258.
[3]李然.航空摄影测量技术在测绘中的优势分析[J].科学技术创新,2018(13):24-25.
论文作者:于宏宇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/11
标签：无人机论文; 测量论文; 系统论文; 影像论文; 航空论文; 作业论文; 数据论文; 《基层建设》2019年第3期论文;