无人机测绘数据处理关键技术分析及应用

无人机测绘数据处理关键技术分析及应用

包晓明 1 王欢 2 陈雯 3

包钢白云铁矿 内蒙古 014080

摘要：无人机测绘作为计算机信息时代的产物，主要结合了计算机技术和可视化技术，不仅可以达到高效的测绘结果，而且通过计算机处理软件的应用，可以大大提高数据的处理效率和水平。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。基于此，本文就对无人机测绘数据处理关键技术及应用相关内容进行分析，可供参阅。

关键词：无人机测绘；数据处理；关键技术

1无人机测绘系统的组成

1.1地面部分

地面部分可以细分为无人机轨迹规划部分、无人机远程控制部分和影像拍摄显示部分。其中，轨迹规划任务主要是对无人机测绘航线、性能以及作业区范围进行规划，确保无人机测绘的高效进行。完成轨迹规划后，由地面远程控制系统进行无人机的测绘作业，同时由地面显示系统记录无人机拍摄的各类影像数据。

1.2空中部分

空中部分主要包括四个部分，控制系统、传感器系统、压缩系统和无人机平台。控制系统主要是指地面控制中心，即地面工作人员通过相关网络平台的操控，可以实现对无人机的远程控制，从而完成一系列的飞行姿态转变；传感器系统是无人机遥感测绘系统的核心部分，其中布设有CCD数码相机、合成孔径雷达等设备，可以高效地进行空间影像拍摄处理；压缩系统可以实现对数据的实时传输，确保数据信息的高精准度；无人机平台即低速无人驾驶飞机。

1.3数据处理部分

无人机遥感测绘系统包含计算机处理系统，获取实物影像信息后，由计算机系统进行数据采集、存储和处理工作，不仅减少了人工工作，而且提高了数据处理结果的准确性。无人机遥感测绘系统依靠地面部分、空中部分以及数据处理部分之间的配合完成工程测绘作业，功能性较高，可以被应用到地质灾害灾区监控方面，不但可以了解灾区详细影响信息，还可以为后续灾区重建提供重要的数据参考。

2无人机测绘数据处理的关键技术

2.1相机校验

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，而且能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。

2.2DOM生产

DOM，数字正射影像技术，是无人机测绘数据处理中的关键技术，在实际应用和生产中，主要包括数据处理、影像纠正和匀色处理等环节。这几个环节的处理水平直接影响了DOM最终的结果精度。进行DOM生产时，人工作业量较大，为了确保数据处理结果的准确性，需要使镶嵌线避开人工建筑，以确保DOM接边的精度符合相关标准。

2.3动态后处理技术

动态后处理技术，又称PPK技术。PPK技术的优势主要体现在以下几方面：外界影响环境小；作业半径大；定位精度高。该技术对季节条件和气候条件要求较小，最大作业半径可达30km，其精确度可达到5mm。目前PPK技术主要应用于空中三角测量中。

2.4空中三角测量

空中三角测量的内容包括像点的匹配、平差的计算和电测的控制等内容。其中，像点匹配可以由计算机来完成，技术人员可以事先在计算机上设置好相关的参数，然后将无人机测绘获得的像点导入计算机中，自动完成像点匹配。由于无人机在飞行过程中会不断调整自己的飞行姿势，因此拍摄角度也会发生变化，测绘数据中可能会出现一些误差。在进行测绘数据处理时，可以引用迭代算法和像点匹配算法，以达到控制目标物体平面位置误差和高层误差的目的。

3无人机测绘数据处理在现实中的应用

3.1公路边坡崩滑测绘

某山区公路在一次强降雨后出现崩滑，由于公路一侧为山体，另一侧为深沟，现场勘测具有较大的安全风险，需要使用无人机进行测绘，为后期山区公路的修复提供参考数据。具体的测绘流程为：第一，检验无人机测绘精度，利用GPS和PPK测量方法，在实际地形中标记出20个测量点，并获取这些点的精确坐标。然后利用无人机进行测量。将无人机测量的坐标值与GPS中的坐标进行对比，如果误差在±3cm以内，则说明无人机测绘的精度符合标准；第二，进行外业航拍。小型无人机搭载高清数码相机，从多角度对山区公路及其周边地形进行拍摄。将测绘数据反馈到地面控制中心，进行测绘影像处理。发现初始测绘影像有畸变和失真问题。技术人员对测绘数据进行平差处理，获得准确度较高、清晰度较好的空间信息。第三，利用地形自动提取工具，获取测区的DSM。同时运用GIS软件生产测区三维模型，更加直观的呈现出山区公路的地理情况，为下一步公路重建提供了参考。

3.2在国土测绘中的应用

由于土地资源的使用性质一直处于动态变化过程中，传统的国土测绘手段由于效率较低，测绘结果与实际情况存在较大的差异，给国土资源管理工作的开展增加了难度。而利用无人机进行国土测绘，则具有效率高、动态化的特点，可以快速完成大面积国土资源的拍摄工作。此外，无人机搭载高清摄像机，获取的影像资料的分辨率较高，完全能够满足国土测绘的要求。无人机的环境适应能力强，可以实现全天候的飞行监控，对实现国土资源的动态化管理也提供了帮助。

3.3在地形测量中的应用

无人机测绘技术成熟后，使得原本必须由工程测量所完成的大比例尺、小范围测绘任务，可以通过摄影测量完成，并且在工作效率、成本方面具有优势，尤其是针对地形条件复杂、时间要求紧迫的项目，例如灾情救援与应急测绘、在地震、滑坡、洪涝等类自然灾害发生之后，通常需要快速的获得灾区的最新大比例尺地形资料，此时采用传统测绘手段往往杯水车薪，而利用无人机测绘技术快速生产的测绘产品就显得尤为重要，救援队伍能够直接回避危险地带，到达救援实际位置，缩短了救援时间，同时也有助于保障救援队伍的自身安全，为应急救灾和灾后重建提供重要的决策依据。

3.4在环境监测中的应用

在环境监测领域运用无人机测绘数据产品可以高效且更加快速获得相应的航空影像，而且这些影像有着非常高的分辨率，可以为工作人员的观测提供方便。在此基础上，工作人员可以通过对影像的分析有效监测环境污染情况，尤其在排污污染方面的监测，此外，在植被生态监测、固体污染物监测、溢油监测、海岸带监测等各个方面，都可以对无人机测绘数据产品进行使用，利用无人机对航空影像进行拍摄或者进行视频数据处理等。

4结语

总之，无人机测绘技术在工程测量中具有众多的优势，其中在数据处理方面优势更加明显，利用该技术可以实现对特殊区域的数据信息采集，并且应用相应的计算机软件进行处理，大大降低了人工处理中存在的误差，而且加快了测绘进度。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。

参考文献

[1]周晓翠.无人机测绘数据处理关键技术分析[J].资源导刊·信息化测绘版,2020(6):32-34.

[2]王绍洲.多旋翼无人机测绘数据处理关键技术探讨[J].华北自然资源,2020(5):82-84.