基于无人机测绘的地理信息定位技术

基于无人机测绘的地理信息定位技术

袁同增

广东中冶地理信息股份有限公司广东东莞523000

摘要：无人机测绘中的地理信息定位技术是航空遥感领域的重要发展方向。传统方法主要是利用地理信息影像的特征进行分析，忽略了地理信息定位的准确性。为此，提出一种基于三角测量的无人机测绘地理信息定位方法。

关键词：无人机；地理信息；定位技术

测绘地理信息系统是指利用测绘技术对地面空间相关信息进行测量和处理，构建可用于管理、研究的数据体系。测绘地理信息系统所涉及专业领域众多，其中主要包括地理学、气候学、测量学、计算机学、软件学、统筹学、遥感学、绘图学等多种学科知识，通过建立科学的地理信息系统，不仅有助于相关地理信息研究的深入开展，对于国家土地资源管理、地质勘探、地质灾害预警都有着极其重要的意义。

一、无人机测绘数据处理概述

无人机指借助无线电遥控设备，并且配备了程序控制装置的不载人飞机。无人机系统是一个比较复杂的系统，包括了以导航系统、数据传输系统、飞行控制系统以及动力系统为主的多种系统。若根据平台构型分类，可以将无人机划分为无人直升机、固定翼无人机以及多旋翼无人机这三种，目前在无人机测绘的应用领域中，以固定翼无人机和多旋翼无人机平台的应用为主。而无人机测绘数据处理指的是根据控制点所提供的数据，将无人机拍摄的航空图像或者航飞数据进行处理，进而形成数字测绘产品的一个过程。尽管与传统的人工测绘技术相比，无人机测绘技术的工作效率与测绘准确性有了较大提高，但在日益增长的测绘市场需求的影响下，必须对无人机测绘技术进行更加深入的研究，以期进一步提高其工作效率。

二、测绘在地理信息系统的应用分析

1.数据采集的技术分析

在测绘工作中，数据的采集是一项比较复杂的工作，它受到很多外力的制约，比如天气原因，狂风、雨等自然灾害，比如地理位置的原因，像险山、湖泊、丛林等，这些外部因素的制约都会影响数据的采集。应用地理信息系统技术后，就不会受到外部因素的影响，地理信息系统是采用栅格、矢量两种方式存储连续对象实体，其中栅格数据包括存储单元的行与列，存储单元存放唯一值，我们要依据地面单位上网格宽度来确定栅格数据采集的分辨率。矢量存储则是利用几何图形中的点、线、面等表达方式，展现实际客观存在的对象。除了以上两种表现形式之外，数据也可以通过别的附加数据成为别的对象属性，以实现非空间数据的存储。

2.生活实践应用

地理信息系统技术在测绘工作中的生活实践应用主要体现在生活导航方面，这是与人们生活和社会发展息息相关的一种技术应用。新的发展形势下，城市化建设在不断推进，城市道路日渐复杂、人口逐渐增多、人均汽车持有量也在不断上涨，这些都会城市交通带来了压力，同时也对城市交通测绘工作提出了更高的要求，以地理信息系统技术为基础的城市交通测绘起来的交通生活导航服务，不仅能够解决交通识路问题，将实物定位、道路串联等相关内容结合在一起，而且还能够有效显示实时交通状态，提供有效的定位导航和线路优化方案。生活导航还为自驾游的发展提供了可靠的技术支持，通过与全球定位系统相结合，能够为人们的方位辨别和目的地定位提供支持，从而引导人们根据实际确定出游线路。

3.空间分析

在进行城市测绘工作的时候，为了完成对测绘区域地形、建筑群体、管道路线等空间上的分析，还需要依靠地理信息体系的支持。也就是说需要借助计算机搜索、分析和传输的能力进行城市测绘工作中的图形和非空间上数据处理。之后，还需要借助体系中计算密度、制图、坡向数据提取、流域细分、数据分类等功能完成在空间上的数据处理，与此同时，还需要了解所在城市的水文、地形和坡向等状况，实现城市空间数据测绘最大化效果。

三、无人机测绘的地理信息定位技术研究方法

1.无人机遥感技术对图像影像的拼接

利用无人机遥感技术可以分析影像的分辨率，通过像元的大小和相机的焦距，计算出比例尺对无人机飞行的高度要求。无人机遥感技术的像幅小，影像数据多，是低空遥感技术。若想得到完整的地理区域影像，需要对图像进行拼接测绘。无人机自身较轻，在低空飞行时会受到周围的气流影响，导致飞行不稳定，故需对无人机影像进行拼接、几何纠正、配准和融合。通过对地理信息的查询获得一些无人机影像，再把所有获得的无人机影像拼接起来可以得到区域的完整影像。无人机影像拼接是无人机测绘地理信息定位技术的研究热点。地理地形图和分辨率高的遥感图可以获取到标准的无人机影像。将标准的影像纠正后放到对应的地理图像空间中，选择无人机影像和标准的图像进行同名控制，并利用控制点的数据对无人机影像几何变化数学模拟，建立无人机测绘图像和地理信息之间的关系，实现了无人机测绘影像的几何纠正，并且赋予了地理信息的定位。对地理信息的查询采用同一图像，确保了无人机测绘地理影像重叠的正确性。无人机遥感影像的传感器类型有很多，遥感设备包括数码相机、扫描仪、雷达等。无人机遥感常用可见光对地理信息进行观测。随着遥感技术的进步，数码相机的价格合理，分辨率高，使得很多人采用数码相机当作无人机遥感系统的遥感设备，也有很多系统逐渐开始采用光谱成像设备。无人机测绘利用逻辑分类器对图像进行分类和提取信息。分类和提取过程需要确定分类时输入的信息，进而得到分类结果和图像特征。无人机的光谱遥感影像分辨率也很高，将无人机影像与该影像融合，并根据波段的设置，选出不同的无人机影像融合方法，经过融合后的影像具有分辨率高和丰富的信息，无人机融合影像的波段会突显出地理信息的地类，例如植被和耕地等。

2.建立无人机测绘图像的地理信息坐标

将上述融合后的影像按地理坐标的信息进行镶嵌，获得全景图。利用GDAL数据转换库（库中包含像素和地理坐标的转换函数），将无人机测绘影像的地理信息坐标进行镶嵌处理，并对其过程进行简化，可以提高图像的拼接效率。地理影像重叠区域不经过处理，直接将后一幅图像覆盖在前一幅图像上，此时，图像的边界会出现错位现象。图像错位的原因是无人机遥感技术拍摄时不垂直，或者无人机镜头变形等，导致无人机拍出的影像像素不均匀无法准确获取地理信息的定位。为了消除视觉上的错觉，对重叠区域进行处理，将对角线当作拼接线，在拼接线两端选择一定的宽度进行操作，并输出图像。

三角测量的无人机测绘地理信息定位技术

在获取到地理信息坐标的基础上，利用误差方程公式计算地理信息定位的地面控制点。将控制点向量坐标当作带权虚拟的观测值，根据地理信息控制点进行分类。选取清晰的无人机影像和定位标志，计算三角测量的无人机测绘地理信息定位的平均值和均方差。最终实现无人机测绘的地理信息定位技术。对地理信息控制点进行分类，可以分为高程控制点和平面控制点等。在无人机测绘实际采集地理信息过程中，选取清晰的无人机影像和定位标志，例如道路交叉口、田地界线、河流等。对无人机影像处理时，影像与实际地理信息有差异现象，需分析三角测量的无人机测绘地理信息定位的

平均值和均方差。对地理信息定位的控制点和检核点进行分析，如表1所示。

表1分析地理信息定位的控制点和检核点

无人机测绘数据产品的特点比较明显，不仅具有较强的时效性与较高的分辨率，同时其生产周期也比较短。正是因为如上优势，无人机测绘数据产品被广泛应用在各行各业中，其中，以环境监测、地理测绘以及灾情救援方面的应用最为成熟。

参考文献：

[1]易林.无人机数据处理技术教学方法研究2014.

[2]周娜.无人机遥感在水利工程测绘中的应用研究.2014

[3]秦昊.无人机测绘的地理信息定位技术研究.2014