无人机测绘数据处理关键技术及应用思考

胡欣 赵璐嘉 江西省核工业地质局二六五大队

一、无人机测绘的优势

无人机（UAV）搭载测绘设备完成包括摄影、定点、扫描等任务，在民用应用领域已经取得了较好的效果，且在2018 年被HSC 定义成“会飞的照相机”，目前受到全世界的重视和推广。相较于其他类型的测绘技术，无人机测绘具有明显的优势：①环境适应能力强。无人机对于人力要求较低，在搭载优良续航功能和精准控制或智能控制功能后，无人机能够对多种复杂的环境进行克服，如高地、陡坡、荒地等人力难以到达的区域，并且不容易受到环境中的雾、光线等的限制，几近于实地获取最真实的测绘数据。②经济效益大。无人机可以广泛用于各种测绘工作，在不同行业和工作要求下均能很好的完成任务，并且在测绘时无人机根据机型可以完成800km 以上半径的远距离任务，有效节约了人力、设备等测绘投入，且根据现有的数据显示，无人机除了操作失误之外极少出现故障，因此设备损耗率极低。③技术可靠性高。无人机可与三维、GPS、GIS、RTK、遥感、激光等多种技术进行适配，利用高、低空测绘获取精准的数据信息，为绘制地图提供有力帮助，同时操作灵敏，可以灵活应对测绘中的各种情况，通过虚拟数据网络回传数据，在专业系统的支持下快速完成测绘成图。

二、无人机测绘数据处理关键技术

（一）空中三角测量

空中三角测量技术是无人机测绘的基础数据处理技术之一，该技术将航拍的图片和目标点位进行处理，并且利用空间几何原理以相片为基础，对相片之外的其他信息进行计算和表示，但是鉴于无人机测绘时设备自身的稳定问题较多，所以在处理时具有一定的难度。其中较为常用的是以GPS/IMU辅助测量，需要准备原始的影像数据、POS数据、目标控制点位和相机参数等，根据系统预设程序和方程及人工干预完成空三解算。实施初步的空三加密，在加密结束之后获得必要的外方位元素，而后把这些数据当成关键性POS 数据，这些数据可以使用在空中三角测量流程中，而后再实施像点匹配流程，通过这种方式能够获得较强的匹配精度，显著提升整体实效性。在量测结束之后要进行最终的平差解算，首先要放大物方标准方差权，在此基础上消除粗差，接着逐渐提高物方权重，保证粗差被全部探测出来，最后再给合适的权值进行平差。

（二）DOM 与DEM

DOM 技术是无人机测绘的精要摄像技术，先将无人机采集的照片进行预处理，并根据使用需求和照片隐含的信息确定基本范围，对图片进行深度加工和裁剪，将成型的图片制作成为具备精细内容的DOM 照片集合。并且该技术集中使用了包括光影处理、影像对比与补偿、错误纠正、重叠修剪、光色补偿、纹理增强等基本技术，将图像的细节处理得更加真实，有助于后期深度分析和使用。DEM 则是无人机测绘中的可靠数字高程模型，在获取具有局限性的高程数据之后，经过处理获得初步的综合建模。但该技术对于初步信息的要求较高，尤其是地面建筑或其他阻挡物可能会对数据精度产生较大的影响，因此需要依靠专业人员结合相关的程序对航测数据进行编辑和补偿修正，如剥离建筑物的高程数据、对比历史数据进行高程删减等，以提高最终建模数据的精准度。

三、无人机测绘相关技术的应用

（一）应用方向

目前无人机在监控、测量、广告、公安、科研等领域应用广泛，对于无人机测绘而言，重要应用有如下形式：①地理测绘。包括一般的地理特征采集和分析构图，也包含了在工程建设中的测绘工作，通过无人机采集相应的地理数据，由CAD、三维成像等技术为支撑，全方位绘制出目标区域的图像样本，尤其是在大范围和高精度的测绘要求下，无人机往往能够通过动态监测、高分辨率、精准定位巡航等优势，建立高真度的一手数据，再由系统分析整理和综合，获得地理数据资源，作为建设规划和地理研究的可靠资料。②环境保护。无人机测绘简便、快速的特点，使之具备了应对不确定环境问题的能力，如植被变化、水体污染、固体污染、海岸情况、湿地面积、溢油污染等，通过无人机精准监测和摄像、定位等数据反馈，可以帮助相关部门快速获取污染等级、污染类型、扩散速度等情况，利用高空测绘数据为比对，也可以确定采取的控制措施所达到的效果。③灾情侦查。利用无人机快速执行与返回的能力，在灾情处理时可以争取抢救时间，通过高空测绘获取目标区域的具体情况，如地震、滑坡、泥石流、森林火灾等大范围的灾害中，无人机能够准确发现灾害的范围、安全地点、救援行进路线等，并且其较强的机动性还能保障及时地提供动态灾情变化情况，为救援应急工作提供准确的情报。

（二）应用保障

无人机测绘相关技术必然会被社会各行各业广泛使用，在推广应用的过程中需要保证应用的可靠性，因此需要做好两方面的工作：①建立起应用实践记录方案，对无人机测绘实践的细节进行记录，包括所取得的效果、出现的问题、应用缺陷等，通过长时间的大量数据比对，总结出应用经验和改良依据。②加强无人机测绘与智能科技的衔接，如利用卫星定位系统实现智能导航和自动巡航；依靠云存储和云计算、云传输等技术，使无人机测绘成为高效的数据自动处理技术；通过多元化的智能训练，使无人机测绘系统具备自主判断和决策的基本能力等。

四、总结

数据处理是测绘的关键，采集数据的整理、筛选、分类和再生成一系列处理流程后获得目标文件，但是无人机搭载测绘设备开展工作，所产生的数据庞大且繁杂，如何进行深度精捡和修补，需要依靠专门的技术对数据进行综合处理，鉴于无人机测绘的优势，推广相关应用也成为推动各行业测绘工作数字化和信息化发展的必要举措。