摘要：无人机技术的日益成熟,使得无人机在地图测绘、灾害监测、地质勘查等民用领域得到了广泛应用。无人机在飞行过程中,利用机载小型相机航拍目标区域的图像、视频,然后将这些数据信息传输回控制中心,方便管理人员动态化的了解目标区域的实际情况,从而为下一步开展相关工作提供了必要的参考。
关键词：无人机; 测绘数据处理; 应用
1、前言
在这一过程中,如何提高无人机测绘数据处理的效率与质量,成为决定无人机在测绘行业应用效果的重要因素。文章着重介绍了包括相机检校技术、空中三角测量，建立数字高程模型,生成正射影像在内的几种无人机测绘数据处理关键步骤,并简单列举了无人机测绘技术在民用领域的几种应用情况。
2、无人机测绘技术的介绍
在无人机上搭载小型高分辨率的相机，高精度的定位设备及相关辅助设备实现对目标区域的连续拍摄，并实时记录曝光瞬间的位置及姿态，技术人员利用计算机设备完成对这些影像资料的分析、处理，为开展各项工作提供指导和参考。无人机测绘是无人机在民用领域的一项重要应用，近年来无人机技术日益成熟，无人机的制作成本也不断降低，无人机在测绘领域的广泛使用提供了支持。在无人机测绘中，测绘精度是衡量无人机实际应用效果的重要指标，通过探究无人机测绘数据处理的关键技术，能够实现对测绘数据的筛选、整合与利用，从而更好的发挥无人机的应用优势。
3、无人机测绘数据处理关键技术
（1）相机检校技术。无人机通常搭载小型的非量测相机，这种相机不仅分辨率较高，且能够在高速运动状态下连续进行拍摄，是无人机获取测绘信息的主要设备。但是这种非量测相机也具有一些缺点，例如相机的主距和主点未知，拍摄过程中可能会出现不对焦的问题，造成图像畸变。为了获取精确度更高的测绘数据，需要采用相机校验技术，基本流程为:首先，选取就近的一处目标，先用数码相机拍摄目标。然后让无人机在高速飞行状态下拍摄同一目标。此时无人机拍摄所得的照片会存在一定程度的畸变。然后利用计算机软件对两组照片进行校验。以数码相机拍摄的照片为基准，不断调整非量测相机的主距和主点位置，直到无人机拍摄的照片与数码相机拍摄的照片完全重合。在相机校验技术中，除了自检法外，还可以使用试验场校验、基于多像灭点的校验方法，都可以取得类似的效果。
（2） RTK技术和INS技术。一般情况下，无人机的重量均比较轻，故其飞行姿态具有一定的不稳定性，对影像空中三角处理的成果精度存在重要影响，难以解算精确的外方位元素，只能过多依赖相控点，无人机相幅过小，过多的依赖相控点结算外方位元素并不实际。所以，必须对无人机飞行过程中，拍摄每一张相片的姿态与位置进行准确记录，通过赋予相对高精度的初始值进行光束法平差，还原相片曝光瞬时位置姿态至关重要。RTK技术即实时动态差分技术，是一种基于载波相位差分GPS定位技术，定位精度达到厘米级精度，可以高效提高解算精度，大大减少野外相控点布设。而INS技术即惯性参考系统，其属于一种自主式的导航系统，既不向外界辐射能量，同时也不依靠外部信息。通过RTK技术和INS技术，能够获取具有较高精度的位置信息以及姿态信息，可以有效提高空中三角测量精度。
（3）空中三角测量。空中三角测量的最终目的是解算外方位元素。通过外业提供的影像和POS数据，相控点坐标，解算外方位元素。在获取相对准确的内方位元素基础上对相片进行畸变处理，建立影像金字塔，利用初始外方位元素对相片进行排列，利用专业处理软件，针对不同的外业环境采取不同的策略进行特征点匹配，在计算机完成匹配后进行人工处理，对匹配错误点，粗差点进行剔除，匹配点数目过少的照片进行人工加点，进行内部符合平差，在平差结果小于1/2像素后，进行空三刺点。结合相控点坐标进行联合平差，平差结果符合相关规范要求，空三解算成果可用于下一步解算。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在解算空三过程中，由于诸多影响因素，如外方位元素精度不高，相机畸变参数不准确，匹配策略和测量区域不符合等，导致空三解算失败，需要进行反复调整，反复解算。在条件允许情况下用不同的解算软件解算，用一款软件解算的结果作为另一软件解算的初始值进行解算，可以引用迭代算法和像点匹配算法，以达到解算目的。
（4） DEM生产。对于一些地理环境比较复杂的测绘目标，需要借助于无人机测绘技术构建DEM(数字高程模型），以方便技术人员更加详细的掌握测绘目标的各种情况。DEM作为一种对实体物体的数字化模拟产品，不仅能够体现出现场情况的具体细节，例如道路、树木和建筑等，而且可以根据工作需要，对这些虚拟模型进行修改。虽然无人机测绘数据的精度能够满足工作需要，但是对于一些重叠、遮挡的情况，仍然需要技术人员运用DEM技术，对测绘数据和虚拟模型进行人工编辑，这样就可以及时发现并纠正无人机航拍影像资料的缺陷。此外，将DEM与BIM相结合，还能够利用电脑软件生成测绘区域的三维模型，并且利用无人机高分辨力的测绘数据，还原测绘目标的细节，这也为提高无人机测绘的实用价值起到了支持。
（5）数字正射影像技术(DOM)。通过对航空相片的数字微分纠正与镶嵌，并根据特定的图幅范围对进行裁剪而形成的数字正射影像集，其不仅具有地图几何精度，同时也具有一定的影像特征。无人机航空拍摄产生DOM的过程，主要有DEM数据处理、影像纠正处理、影像匀光匀色处理等，而DEM处理的质量直接影响着DOM的精度。而DOM的产生过程，是人工工作量相对较大的环节，故镶嵌线需要在沿着自然地物的同时，最大程度上避开人工建筑，以保证DOM的接边精度满足实际要求。
4、无人机测绘数据的实际应用
矿山测绘。某地新发现一座矿山，为确保矿山开采安全，需要进行无人机测绘。具体测绘步骤如下:首先，进行无人机航线设计，通过航拍要获取矿山的地形地势、测区总面积、周围交通等数据信息。根据矿山测绘需要，确定无人机飞行的具体参数，包括飞行高度、分辨率等。其次，做好地面控制工作，提前确定好相控点，检查点，方便无人机搭载的高精度数码相机进行数据采集。在完成第一次航拍后，地面控制人员可以对无人机反馈的拍摄信息进行检查。
环境监测。通过多期影像进行叠彩分析，监测环境变化。
5、结束语
利用无人机代替人工完成测绘工作，具有效率快、精度高、全天候的优点。但是无人机测绘所得数据中，可能会包含一些失真的、畸变的或不完整的数据，需要利用专门的测绘数据处理技术进行优化处理。这样一来，才能为人们制定方案计划和开展实际工作提供必要的参考，充分发挥无人机在环境监测、国土测绘等领域的应用优势。
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论文作者:许卓锋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/22
标签：无人机论文; 数据处理论文; 技术论文; 精度论文; 相机论文; 外方论文; 数据论文; 《基层建设》2019年第24期论文;