无人机测绘数据处理技术及其应用探讨

无人机测绘数据处理技术及其应用探讨

张学利

天津市水务规划勘测设计有限公司 天津 300204

摘要：不动产测绘的准确性是不动产发证的基础和保证。传统的测绘技术，不仅面临着工作效率低及人力、物力成本高的问题，而且也难以保证对数据的准确地获取，导致不动产测绘的进一步发展陷入了瓶颈。本文对无人机测绘数据处理技术及其应用进行分析，以供参考。

关键词：无人机测绘；数据处理技术；应用

引言

无人机遥感测绘技术将无人机技术、遥感技术、通信技术和GPS技术等多项新兴技术结合，可以在较为复杂的环境中进行专业的测绘工作。随着无人机技术的快速发展，无人机遥感测绘技术在工程测绘领域的应用愈发广泛，并日臻成熟，在数据采集、传输和处理方面都为工程测绘领域带来了新的能量。因此，明确无人机遥感测绘技术在工程测绘领域的优势和应用要点，有利于后续对该技术在工程测绘领域应用的改进与创新，使其更好地服务于工程测绘工作。

1无人机倾斜摄影技术具有四个技术特点

（1）由于倾斜摄影可以实现从多角度观测地物，因此可以反映地物周边真实情况，弥补传统垂直影像的不足。（2）利用专业计算机软件可实现对影像的长度、高度、角度、面积等参数的测量，使倾斜摄影技术得以拓展。（3）由于航空摄影可大规模成图，且倾斜影像可批量提取及贴纹理，因此，城市三维建模成本大幅度降低。（4）由于倾斜摄影技术获取的影像的数据量比三维GIS技术的仿真三维数据量小很多，因此易于实现、易于网络发布。当然，无人机飞行对天气要求较高，飞行过程中如遇强风、强雨雪时，容易出现不稳定的情况，且对于大面积作业区域无人机飞行平台的续航能力也不足支撑。此外，无人机对通信系统依赖性也比较高。随着测绘型专用无人机设计愈发优良，以上种种局限性有望得到改善或解决，无人机倾斜摄影测量技术在不动产测绘领域的应用将越来越广泛，优势也更加明显。

2无人机测绘数据处理技术

2.1 DOM及DEM技术

DOM技术也称数字正射影像技术，该技术按照特定图幅范围，对数字微分进行纠正、镶嵌、裁剪形成数字正射影像集，同时具备影像特征及地图几何精度特点。DEM技术全称为数字高程模型技术，是基于有限地形高程数据，构建地面地形数字化模型（一组有序数值阵列形式），实现数字化表达的一种技术。无人机测绘使用DEM技术的原理是：在空三加密基础上，实现原始影像数据的重采样，生产核线影像，通过系统自动匹配功能与三维离散点相互匹配，得到DSM后滤波处理获得DEM。DEM与DOM相互影响，只有高精准度DEM才能保障DOM的高精度，特别是对一些陡壁、高架桥等特殊区域，需要手动添加特征线，单纯依靠人工镶嵌处理，工作量大，因此要尽可能规避这些建筑物，保障DOM接边精度达标。

2.2相机校验

无人机在测绘过程中，非测量相机属于必要搭载设备，其主距f和像主点在像片中心坐标系内的坐标位置无法通过直接量测获得，必须预先定好原点坐标。非测量相机在实际应用过程中存在一定不足，如镜头畸变差大、像幅小、数量多。以头畸变差大为例，会导致测量像点坐标偏差，继而破坏像点、投影中心及对应物方点之间的共线关系、物方坐标解算精度等，需要及时采取措施进行校正。常用相机校正方法有自检校法、试验场检校法、多像灭点检校法。

3无人机测绘数据处理技术应用领域

地形测绘，空三加密。该地形图为1：500，在前期摄影过程中，完成空三加密信息、相片控制点信息、测图信息等搜集工作，以测量控制点位标准，对数据进行精度分析。在对具体空三加密量测控点期间，要综合判断点位位置，筛选处个别错点、上下航线同名目标等，保障点位准确，并严格控制相对定向环节连接点上下视差中误差。分析发现，空三加密点最大高程及平面误差为0.2m、0.163m，中误差分别为＋0.1m、＋0.04m；在进行检点数据分析的过程中，发现高程及平面的最大误差、中误差分别为0.27m、0.237m，0.13m、＋0.105m，误差值均在行业规范允许范围内，说明在空三加密方面，该无人机摄影技术提供的技能，能够满足1：500地形图精度需求。

4无人机遥感技术在工程测绘中的具体应用

4.1测区概述

某地露天煤矿大都使用高台阶开采，边坡高度约在百米之内，整体地形复杂，变化多样，走向长度从几百米到几千米不定。利用传统的工程测绘手段对露天矿区进行数据采集时有一定的安全隐患，在部分坡度较大的危险区域，测绘人员无法到达该地进行实地的数据采集，这就会导致部分数据丢失，影响后续方案的准确性[5]。除此之外，传统的测绘技术收集到的只是矿区部分坐标的测绘数据，没有一个全面、直观的实景信息，也为后续的矿区开采工作的规划设计带来了不确定性。而且矿山地形变化频繁，相对于传统测绘手段，无人机遥感技术低成本高效率的优势可以使其进行多次反复测量。正因如此，受露天矿区的地形复杂多变因素的影响及对于后续矿区规划设计工作的重视，将无人机遥感测绘技术引入到露天矿区测绘工作中，可以很大程度上改善目前露天矿区测绘工作面临的一些困境，并在实际应用中对无人机遥感测绘技术在露天矿区的应用进行观察与分析。

4.2数据采集

在工程测绘中对测绘数据的有效采集是测绘工作的重要内容之一，测绘数据采集的速度以及准确性是确保测绘工作整体有效性的关键因素，传统的工程测绘方法采集效率低且准确性较差，而在工程测绘中引入无人机遥感技术有效的解决了这一问题，不仅大大缩短了信息采集时间并且保证了信息采集的准确率，无人机遥感系统自带的分析处理软件可以自动对精度较低的数据进行筛选和处理，也在一定程度上提高了工程数据采集的准确率。无人机遥感技术还可对采集数据进行加密处理，避免了在传统工程测绘中容易发生的信息泄露问题，从而确保了数据采集的安全性。在本工程中，架设GPS基站并进行对点校准工作，利用RTK进行采集所需计算土方量的区域。利用大疆无人机“精灵4”进行测区倾斜摄影测量，同时提取相关实景地形数据，通过三维软件生成工程场地三维地形曲面图以及玻度、玻向分析图，并完成对道路的布置以及料场的选址工作。根据《低空数字航空摄影测量外业规范》中1∶500地形图航测规范要求，对本项目外业进行航带设计。根据要求，该项目无人机飞行高度为280米，航向重叠度和旁向重叠度分别为89%和88%。确定各项飞行参数后完成航测数据采集工作。

4.3土石方量的计算

在工程中引入无人机遥感技术完美解决了传统方法不能对大型工程土方量进行精确计算的问题，在工程施工前期，通过无人机遥感技术对工程场地进行360度实景拍摄，将实景拍摄图片与设计地形曲面数据模型进行叠加计算确定项目所需的土方量，同时可以对工程现场施工区域、料场等不同区域的土方挖填量进行精准计算，以制定施工计划。利用无人机倾斜摄影三维技术建模不仅可以获取原地面物体信息的特点，完成实景模型重构后，可以让人直观有效地开展土石方的挖运与回填，还可以做到挖填平衡计算，减少不必要的人工多次作业。

结束语

当前，无人机遥感测绘技术在工程测绘领域中的应用已经非常广泛和成熟，是当下工程测绘工作中的首选技术手段之一，因其具有高效率、高准确度及成本低廉等优势，在工程测绘领域广受好评。但与此同时，无人机遥感测绘技术在实际应用中仍存在一些亟待解决的问题，还需要相关工作单位加大研究力度，充分挖掘无人机遥感技术的应用优势，解决当前暴露出的应用问题，让无人机遥感测绘技术在今后为工程测绘提供更多的帮助。

参考文献

[1]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(05):82-84.

[2]庄建明.无人机测绘数据处理关键技术及应用探究[J].城市建设理论研究(电子版),2018(26):88.

[3]严作平.无人机测绘数据处理关键技术及应用探究[J].居舍,2018(22):247.

[4]胡大为.试论无人机测绘数据处理关键技术及应用[J].世界有色金属,2018(07):23+25.

[5]吕一伟.对无人机测绘数据处理关键技术及应用的探究[J].科技创新与应用,2018(07):51-52.