无人机测绘数据处理关键技术探究分析

无人机测绘数据处理关键技术探究分析

廖扬威

柳州市勘察测绘研究院广西柳州545005

摘要：随着社会的进步和科技的发展，传感器越来越小型化，无人机荷载量也来越高，在这种情况下，无人机在社会各个领域中的应用也越来越广泛，数据处理方法和数据处理技术也在这样的背景下得到迅猛的发展。作为一种高新技术，无人机测绘技术在应急测绘以及动态监测方面的应用非常广泛。

关键词：无人机测绘；数据处理；关键技术

引言

无人机测绘技术综合应用了计算机技术与可视化技术等诸多方面技术，是现代科技水平进步的一种重要体现。无人机测绘数据处理产品不仅具有较高的机动性、灵活性，同时，相比于传统的测绘方式，无人机测绘的效率以及精准度均明显提高。而且，无人机测绘的作业成本比较低，受外界应用条件的限制较少，可以大范围应用。目前，无人机测绘已经被广泛应用在测绘行业，不仅降低了测绘数据人工处理的工作量，同时极大提高了测绘效率以及测绘精度，是测绘行业发展的重大进步。鉴于此，对无人机测绘数据处理关键技术及其应用进行研究，有着十分重要的现实意义。

1.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。由此可知，无人机测绘数字产品成果精度的提高，是整个行业未来研究的重要方向之一。

2.无人机测绘数据处理关键技术

2.1PPK与INS技术

由于重量比较轻，所以无人机在飞行的时候姿态不稳定，这对影像后续处理成果的精度会产生一定的影响，很容易产生像点位移和高程扭曲等情况。因此，在利用无人机进行测绘的时候，要对无人机飞行过程中拍摄每张相片时候的姿态和位置进行精准记录。INS即惯性导航系统，也被称之为惯性参考系统。这属于先进的自主式导航系统，不需要依靠外部信息而且也不辐射能量。这种系统的工作原理比较简单，就是利用惯性空间力学定律内容，使用的元件包括陀螺仪和加速计等惯性元件和设备，这些设备可以计算运动中产生的旋转角度以及运动加速度，利用伺服系统实施地垂跟随，也可根据坐标系统旋转变化进行。在具体坐标系中，需要计算积分，而后获得无人机的实际速度、姿态以及相对位置等关键数据。陀螺或者加速计属于惯性单元，可以说是INS的核心部件。

PPK技术也是无人机测绘数据处理中一个非常重要的技术，又被称之为动态后处理技术，是借助载波相位进行事后差分的一种重要的GPS定位技术。PPK技术的工作原理如下：借助同步观测的基准站接收机和一台或者超过一台的流动站接收机对卫星的载波相位观进行测量，然后在计算机中借助GPS处理软件，将其进行线性组合，在此基础上形成虚拟的载波相位观测量值，对接收机之间厘米级相机位置进行确定。接着再进行坐标转换，通过这种方式获得流动站在地方坐标体系中的坐标。与传统测量技术相比，PPK技术具有以下几项优势：有着较高的定位精度，而且误差不会积累也不会传播，精度可以达到5毫米；作业半径比较大，可以达到30千米；受季节、气候、能见度以及通视条件的限制和影响比较小。

2.2相机检校技术

在进行无人机测绘的时候，必须要搭载非量测相机。非量测相机的主距以及相片中心坐标系中像主点的坐标都是一个未知数，按照测得影像是不能直接确定像主点的坐标，必须内定像。除此之外，由于非量测相机镜头的畸变差比较大，所以相机测量的像点坐标也存在很大的误差，这在一定程度上对物方坐标计算精度会产生一定的影响。所以，在实际工作过程中必须要对其进行校正。一般来说，常见的相机校正方法主要有：基于多像灭点检校法、试验场检校法以及自检校法等。

2.3DEM生产

DEM即数字高程模型，即指利用有限的地形高程的数据信息，对地形地面进行数字化模拟，属于数字地形模型的一种，同时也与DOM的精度具有直接联系。尽管无人机航空的软件已经做到了自动匹配，但鉴于现实地物的复杂程度，以及人工建筑物所带来的影响，必须对DEM实现人工编辑，以此来提高原始航片纠正的基础水平，进而为DOM的精度提供有力保障。

3.无人机测绘数据产品的具体应用

3.1环境监测

环境监测是环境保护与治理的重要内容。应用无人机测绘数据处理产品能够更加快速且高效率的获得航空影像，且这些影像均具有较高的分辨率，方便工作人员观测，进而通过分析影像实现对环境污染情况的监测，特别是关于排污污染方面的监测。不仅如此，在海洋监测、水质监测、溢油监测、湿地监测、海岸带监测、固体污染物监测以及植被生态监测等方面，均可以利用无人机进行航空影像拍摄或者进行视频数据的处理实施。

3.2国土测绘

国土测绘是我国土地资源管理的重要内容，其不仅影响着我国土地资源的利用效率，同时也关系着我国的基本国情。将无人机测绘数据产品，应用到国土测绘当中，利用无人机进行土地资源数据的航空拍摄，可以使相关工作人员更加快速且准确地掌握被测区土地使用的实际情况，对国土资源动态监测与调查、土地利用动态图监测、土地使用与覆盖图更新以及特征信息的分析等方面工作，均极为有利，可以显著提升测绘工作效率。此外，无人机测绘技术所拍摄的具有高分辨率的图像，对区域规划等工作的开展也极为有利。

3.3灾情救援

在发生灾情之后，第一时间救援工作的开展直接关系着救灾的实际效果。在玉树地震、汶川地震、舟曲泥石流、茂县山体滑坡等灾情发生之后，我国的救援部队第一时间将测绘无人机应用在了救援现场充分利用其机动性强、灵活性高等特点，及时且迅速获取了灾区地段的影像，并由影像分析获得了重要数据，不仅极大方便了救灾工作的开展，提高了救援工作效率，同时也对灾后的重建工作发挥了重要作用。

综上所述，随着社会的进步和科技的发展，无人机应用市场有着越来越广阔的空间和发展前景，但是从目前实际情况来看，成熟的无人机测绘处理软件以及知名企业比较少，我国有关部门要对此加以重视，根据实际情况加大对无人机测绘数据产品开发和研究的支持力度，让无人机测绘数据产品的应用更加高效和普及。

参考文献：

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