无人机测绘数据处理关键技术及应用

无人机测绘数据处理关键技术及应用

李伟

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摘要：近年来，无人机测绘技术发展迅速，具有效率高、出错率低、不易受到外界干扰及适用性强等优点，可实现数据信息动态监测及应急处理，适用于多个应用领域，能满足多种数据测绘需求。

关键词：无人机测绘；数据处理；关键技术

引言

无人机测绘技术是信息网络时代下的产物，是基于计算机技术、传感技术及信息技术产生的一种综合型、数字型及信息化技术，该技术促进了现代测绘行业智能化、自动化发展。与传统测绘技术相比，无人机测绘技术不容易受到外界因素干扰，具有良好的适用性，在诸多领域得到广泛应用，成为测绘技术不可替代的重要分支。无人机测绘已经成为测绘行业的重要发展领域，其应用前景广阔，无人机测绘数据处理关键技术是测绘领域的重要研究方向。

1.无人机测绘技术类型及优点

1.1类型

应用于测绘领域的无人机，以固定翼无人机和多旋翼无人机的应用频率最高，固定翼无人机对起降场地要求相对较高，需要一块相对开阔的平地，多旋翼无人机可以随地起飞。以尺度分微型、轻型无人机；以活动半径分超近程、近程无人机；以任务高度分超低空、低空无人机，兼有部分中空无人机；以传感器分为普通航摄无人机、倾斜航摄无人机、视频无人机等。

1.2优点

无人机测绘技术能够满足复杂恶劣环境下的测绘需求，具有很高的灵活性及工作效率，并且精细程度较高，主要优点如下。

1.2.1工作效率高

无人机测绘技术是在信息网络技术、数字化等技术及通信技术的基础上发展而来，融合了信息网络、数字化及通信等技术的优点，能够自动检测各种数据信息，加上操作简单，与传统人工测绘技术相比，其应用效率更高，能够帮助相关技术人员快速回传高精准度的数据信息及高清图像。

1.2.2适用性强且运作灵活

无人机测绘技术不仅能够在地面上使用，还能够在低空及中空飞行，故能够满足航海航空等高难度测绘需要，其适用性很强。无人机自身质量较低，能够轻便灵活地穿梭在不同环境、空间及领域，如矿山环境、高空及海面等，其运作灵活性非常强。此外，无人机构件简单且能够根据需求选择起降方式等，被称为最便捷、灵活的测绘工具及技术。

1.2.3数据处理精准度高

与卫星测绘相比，无人机测绘技术获取的影像数据分辨率更高，能够清晰逼真地反映现场现状，实现地面目标的大尺度精细化测量。同时，由于无人机应用了信息网络、数字化及智能化等技术，其精准度得到大幅度提高，具有自动检测、计算和纠正错误数据信息的功能，故能够有效减少误差发生，提高数据处理精准度。

2.无人机测绘数据处理关键技术

2.1多相机集成技术

多相机集成技术作用、应用原理与非量测相机相似，但不同的是多相机集成技术因为需要将多个相机组合共同运行才能生成高清图像，在整个过程中相互之间弥补不足，解决了单个相机幅面较小、数据不稳定、图像不清晰的问题。多相机技术在测绘领域中的应用还能够有效减少影像数量，从而快速获取高效投影结果。这是因为多相机拼接模型能够针对内框架的连接处理模式进行不同结构的相机体系组装，从而满足数据监测及处理需求。

2.2相机校验技术

非量测相机一直都是无人机测绘数据处理系统重要组成部分，很多无人机设备都装备有相应型号的相机。无人机运行过程中可将相片中心作为坐标系的中心，然后结合测绘系统将被测绘对象的影像分布情况通过相机校验功能呈现在图片上，以便于测绘人员更为直观、清晰地观察到被测绘对象的实际情况。非量测相机必须与自检校法联合使用，否则镜头上会出现极大畸变差，增加测量坐标点与实际情况的误差，而自检校法则能够及时校验，减少误差。

2.3PPK 技术与 INS 技术

无人机身形小，飞行时很容易因为气压、大风等环境因素使机身受损，影响绘制结果准确性，而 PPK 技术则能够自行修改相片位置、纠正数据信息，保证和提高无人机测绘结果准确性，所以 PPK 技术又称为动态后处理技术。PPK 技术能够克服部分气候带来的不利影响，其应用原理在于先借助接收机、流动站测量卫星载波机位，然后利用 PPK 技术纠正、确认相关数据信息。此外，PPK 技术还具有可视性好、能见度高、受季节影响小等特点，能够最大限度减小误差（误差精度可达 5 mm）。INS 技术则是惯性导航系统，该技术不依赖于外部信息就能够自动调整数据信息，并绘制相关图像，是一种自主式导航系统，其应用原理在于根据惯性空间力学定律计算运动速度、旋转角度等数据，最后进行调整和确认。

2.4空中三角测量

2.4.1自动空中三角测量

自动空中三角测量技术的测绘原理是利用模式识别技术代替人工判别，获取重叠航片上的同名点的像点坐标，作为参数提供给区域网平差方程解算，确定加密点空间位置和影像拍摄元素。空中三角测量技术在应用过程中需要与相机检校技术联合，这样才能将获取的相片形成一种空间几何关系，然后通过分析结合关系找到对应相片的控制点要素，最后计算方位因素，并以高清图像的形式呈现出来，这样能够有效提高测绘结果精准度。此外，还可以利用 GPS 技术辅助空中三角测量，这样能够快速找到错误数据并及时纠正，并获取空三加密单元之外的数据信息。

2.4.2提升空中三角测量精度

空中三角测量计算的原理在于利用光束法平差对外业控制点各坐标观测值进行对比分析，并实时列举实际值，列出求解误差方程，然后适当对误差方程施加权重，最后结合加密点求解出误差值。利用误差处理软件调整、控制误差，通常可通过控制不同面的控制点权重及高差精度来达到减少误差的目的，多次检测结果都显示控制点权重与精度呈正相关关系，即其他条件不变的情况下，权重越大则精度越高，所以为防止控制点成像过程中发生变形，可以通过调整控制点权重来及时纠正误差，从而减少变形，提高数据精准度。

2.5加密精度分析评价技术

加密精度分析评价技术虽然是空中三角测量的一个环节，但体系相对独立，故被很多技术人员独立研究。加密精度分析技术不仅影响整个数字的外业控制精度，还影响数字分辨精度，故加密精度分析技术又分为外业控制精度分析技术、数字分辨精度技术 2 种。加密精度分析技术的应用原理在于利用光系数法对实际测量点的坐标观测值及相关数据信息进行加密分析及处理，以提高观测值及数据信息的精度，同时还能够在测量过程中设定相关指标，以便于分析比较精度。加密精度分析技术的应用虽然能够提高整个数据测量及摄影测量工程精度，但有部分成果评判机制不稳定，导致精度破损，故存在一定误差，需要进行至少 2 次测量及分析，以减少误差。

2.6三维模型重建技术

实景三维模型不仅应用到信息网络技术，还应用到数字化技术、通信技术及智能化技术，因此，很多信息都是以数字的形式表现出来。实景三维模型主要应用于城市建设领域，与其他模型项目相比，实景三维模型能够将大范围城市的面积、环境结构、建筑结构等以三维场景的形式展现出来，为城市管理者及建设者提供更多可靠依据，对城市化建设及发展起到了积极作用。

结语

国内外的无人机测绘技术已经取得了大量的实用性成果，在各大领域的应用价值也得到充分发挥，对各大领域发展都起到了积极的促进作用，越来越多国家都开始重视，并积极开发无人机测绘技术，以此来带动国家经济及科学技术发展。

参考文献

[1]张倩，郜海峰. 无人机测绘数据处理关键技术及应用[J].建筑工程技术与设计，2017（33）：297-297，2663.

[2]衣峻.无人机测绘数据处理关键技术及应用探究[J].中小企业管理与科技，2017（31）：158-159.