RTK技术在无人机航空摄影测量中的应用探究
时间：2023-06-20 18:00:03 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
伍丽萍 李小花
（江西省地质局地理信息工程大队 江西南昌 330000）
科技的不断发展及普及应用带给社会各个行业创新发展的机遇。在测绘领域，各项先进测绘技术在快速发展的同时，被推广应用到测绘工程中，其中，RTK 技术和无人机航空摄影测量技术可以快速、准确地获取测绘区域的地理信息、图文信息等相关数据。尤其是在技术搭配使用的条件下，可以进一步提高测绘工作效率，具体体现在快速获取大比例尺地形图，并在此过程中，可以通过分析、处理获得的高分辨率的影像资料，从而有利于整体优化测绘工作流程，对整体提高测绘工作质量和效率大有裨益。鉴于此，本文基于测绘工作优化角度考虑，深入研究“RTK 技术在无人机航空摄影测量中的应用”，具有显著的研究意义和实践指导价值。
1.1 技术优势
在测量工作中，无人机航空摄影测量技术应用优势众多，总结体现在以下几个方面。
一是相比传统落后的人力测量方式，无人机在测量方面具有显著的优势，测量人员可以在操控无人机的情况下，对测绘区域进行全方位的航空摄影，并且可以进行详细记录，尤其是一些特殊地区，可以在无人机远程操控下便捷地展开全方位摄影测量，从而极大地提高测量工作效率和质量［1］。
二是无人机在航空摄影过程中，可以适应各类恶劣环境，尤其是在一些天气恶劣的情况下，人工外出进行测量，不仅难以保证测量工作质量，还可能威胁测量人员的生命和财产安全。而无人机航空摄影测量技术应用在测量实践中，工作人员只需要在室内进行无人机操控，即可让无人机飞往测绘区域进行全方位摄影，可以快速获得高分辨率影像资料，从而有利于大幅度提高测量工作质量和安全性。不仅如此，在测量工作过程中，可能遭遇山体滑坡、泥石流、大型动物袭击等问题，针对此类突发状况，若在测量工作中采取传统测量方式，不仅会影响测量工作效率和质量，还不利于后续工作的顺利展开。而针对此状况，测绘工作人员使用无人机航空摄影测量技术进行测量，可以保证测绘结果的完整性和有效性，即便遭遇阴雨天气，也不会影响航测影像的清晰度［2］。
三是测量数据处理精度高。在数据采集工作完成之后，应及时对数据信息进行处理。在此过程中，测绘人员采取人工处理方式，数据处理结果可能受到多种主、客观因素的影响，进而会影响数据精准度。而无人机航空摄影测量技术的应用可以获得更加高效的数据处理效果，尤其在RTK 技术的应用支持下，可以大幅度提高数据处理效率和质量［3］。如图1所示为无人机航空摄影测量技术作业示意图。
图1 无人机航空摄影测量技术作业示意图
1.2 无人机类型选择
将无人机航空摄影测量技术应用在测量工作中，测绘工作人员需要在测量工作正式开始之前做好各项准备工作，其中，无人机类型的合理选择至关重要，其不仅影响最终的测绘工作结果的可靠性和有效性，还直接关系测量工作是否能够顺利完成，为此，测量工作人员应合理选择无人机类型。在实践中，无人机常用的类型有固定翼无人机、旋翼式无人机（见图2）两类。在无人机航空摄影测量过程中，无人机类型的选择需要根据特性进行，其除了具备足够的巡航能力和抗风能力外，还要确保无人机具有一定的荷载能力，以确保其可以搭载高分辨率设备进行远距离航测［4］。在无人机应用期间，应满足区域定时检查，确保空中悬停高度，不仅如此，还要保证无人机质量性能始终处于良好状态中，才能为无人机航空摄影测量工作有序、安全完成提供有力支持［5］。
图2 旋翼式无人机示意图
2.1 无人机航空摄影测量作业流程
在无人机航空摄影测量过程中，相关测绘工作人员应深入分析基础作业流程。通常而言，在实际测量环节，测绘人员应基于UPS 接收站和电台数据来确定无人机航线，同时，针对无人机的航测路线来获取高精度测量数据，从而可以在高空间数据分辨的支持下，进一步增强无人机航空摄影测量的DOM 与DEM 数据叠加效果，并模拟出相应的三维空间场景，只有这样，在工程现场勘察及设计工作中，无人机航空摄影测量工作才能提供更加精准的基准位置服务。
与此同时，无人机航空摄影的主系统通过平行驾驶模式，使得陈列系统获得分辨率高的数据信息，不仅如此，还要与地面遥感系统相结合，以此确保飞行器的信息测量工作获得更加全面的数据［6］。在陈列相机CCN 及飞行系统的控制上，需要对地面遥控系统进行数据综合统计，这样无人机在数据获取中，能够进一步实现设计流程的整体优化，从而有利于提高无人机数据获取效率和质量。不仅如此，在飞行资料及获取方面，相关的操作也会更加简单及便捷。此外，在整体无人机航空摄影流程设计中，应对航空摄影质量、数据预处理、航摄资料等进行数据的整体分析，通过这种方式，可以进一步提高无人机航摄资料的完整度和清晰度［7］。在此过程中，相关工作人员还要做好其他系列的工作，如航摄质量检查、航摄资料整理等。
总体来说，在无人机航空摄影工作设计流程中，需要严格按照要求来做好各项技术准备工作，并对航空摄影进行像控点布设测量控制，在此基础上，对数字进行空三加密。在此过程中，由于空三加密应用了RTK 技术进行测量，获得了高精度的平高像控点数据，即使无人机航空摄影获得的影像资料无法分辨地物要素、通信线设施等，也可以进行采集与分辨处理。此外，在生成DEM 数据之后，立体采集的DLG 数据也会逐步形成，并且RTK 技术会根据提前设置的编码程序自动完成图形的绘制，从而可以大幅度提高外业调绘及补测效果，进而快速便捷地获得相应的航测成果［8］。如图3所示为基于RTK技术的无人机航空摄影测量作业示意图。
图3 基于RTK 技术的无人机航空摄影测量作业示意图
2.2 基于RTK技术应用进行无人机定位
在无人机整体定位过程中，普通测量相机即可获得大量的拍摄相片数据，但为了满足其整体的测量需求，应对航测获得的相片数据进行高精度处理，通过这种方式，即可在空间交汇情况下逐步降低外方位元素对相片数据精准度的影响，进而可以有效降低光束因素对数据精度的影响，最终可以通过相机内方原色的多重计算，在整体数据辅助中更清晰地呈现方位元素［9］。尤其在RTK 技术应用支持下，可以在获取目标物的前提下，获得精准度更高的目标位置，这样可以全面提高测量空间精度。在无人机定位过程中应用RTK技术，无人机摄影平台效果更加显著，为此，在基础导航信号提供的条件下，无人机在飞行信号定位精度方面会具有更显著的优势，这样一来，通过控制无人机飞行的整体姿态，即可让无人机按照预定轨迹进行自动飞行。在此基础上，测量工作人员通过远程操控无人机的整体飞行姿态，即可保证无人机的飞行质量［10］，这样一来，即可在规定时间内高质、高效地完成无人机航空摄影测量工作，并保障航测数据的精准度。
2.3 基于RTK技术的无人机航摄相片处理
在无人机航空摄影测量中使用RTK 技术，要保证测量工作质量，还要做好相应的无人机航测相片处理，具体包括航摄影像空三加密处理、图像快速拼接技术两部分的内容，具体如下。
（1）航摄影像空三加密处理。在空中三角测量过程中，由于坐标点会因为地面控制点的移动而发生相应的变化，在计算机上，航摄地面控制点为基差条件，在无人机航摄定向元素受到影响的条件下，可以将野外控制测量工作全部转移至室内完成，通过这种方式，可以有效规避外界因素的干扰，极大地提高无人机航摄工作效率及质量。同时，在独立模型中的三角数据测量，应进行延时摄影的基础数据测绘，并根据航测单位差的坐标观测值，进行控制点坐标的求解。在此过程中，测绘工作人员可以充分利用向点坐标的变化情况，以此增加坐标原始观测值的清晰度，与此同时，在专业数据控制中，应使用平差进行解算，这样即可获得更加清晰的数码相机控制点成果。
（2）通常情况下，无人机航空摄影测量高度偏低，不利于整体影像效果的提高。为此，在实际的无人机航空摄影测量过程中，为整体提高影像效果，应对LLD数据进行控制，具体是严格按照要求来控制LLD 的整体像素，还要适当地缩减无人机航测摄像覆盖面，才能整体提高航测影像的整体分辨率。通过这种方式，可以在摄影图像整合的前提下辅以自动拼接技术，可以根据正影图像的变化，进一步提高色彩的整体匹配度，进而可以通过融合获得一个没有色彩的拼接图像。在此过程中，关键技术步骤是充分利用自动识别技术让计算机更好地识别影像的特征，最终可以在影像特征的持续变化过程中相应的线面体系就具有旋转不变、不受光照影响的基本特征，可以称之为兴趣算子，基于兴趣算子的提取，即可对无人机航空摄影图像进行自我修复。
无人机航空摄像预处理结构具体如下。准备待处理数据，通过IFT特征匹配进行数据预处理，随后通过RANSAC 进行粗差点剔除操作，可以大幅度提高影像特征点的匹配工作的可靠性，随后在光束法空三加密处理下获得航测影像，最后通过图像拼接处理获得影像成果。
2.4 基于RTK 技术应用的无人机航空摄影测量案例分析
在现代工程测绘工作中，无论是RTK 技术应用，还是无人机航空摄影测量技术的应用，都十分常见，且在应用中取得了良好的效果。尤其在无人机航空摄影测量中应用RTK 技术，可以进一步提高无人机航空摄影测量工作质量和效率。现在，结合水运工程测绘工作来详细介绍无人机航空摄影测量技术的具体应用，具体如下。
在空间数据获取过程中，测绘工作人员应加强模型数据变化、倾斜模型数据的精准控制，在此过程中，还要对水运勘察设计体系进行高密度作业数据的模型控制，这样一来，在空间信息数据整体整理过程中，还要覆盖高程模型、三维地表模型。与此同时，为了整体提高无人机航空摄影测量工作质量和效率，需要对三维地表的模型覆盖情境进行必要的水运勘测数据处理，这样一来，即可获得丰富的水运工程勘察数据，并可以将平面设计问题转移到信息层上，并提供一定的施工模拟操作，为水运勘察选型、规划及设计提供丰富的数据信息支持，还可以为水运工程建设勘察、选址、规划、设计施工、后期维护等一系列操作提供详细的各项资料，如水下地形、岩土性质、陆域地形、潮流水文等。
总之，在水运工程中应用无人机航空摄影测量技术，具体流程如下。通过无人机航空摄影测量获得DEM 与DOM 两项数据，并获得相应的水深数据，随后，通过整合上述三类数据，建构三维场景。在此基础上，数据水运系统整合水利工程数据库、3D 模型、工程管理数据库和空间矢量数据库，进行数据统计处理，即可实现水运业务应用功能的开发与应用，具体包括查询分析、水运工程勘测设计、三维可视化、水运工程管理，从而可以为水运工程建设提供优质的功能服务，对整体提高水运工程建设质量和效率具有积极的促进作用。
综上所述，在现代科技发展应用支持下，RTK技术和无人机航空摄影测量技术在现代工程测绘中已经得到广泛应用。在实践中，为保证无人机航空摄影测量数据的有效性，应基于科学的无人机作业流程设计，并做好影像数据预处理工作，在此基础上，辅以专业领域数据分析，即可为工程规划设计、施工等提供丰富且精准度高的数据。在此过程中，测绘人员还要注重RTK技术的合理使用，才能全面增强无人机航空摄影测量工作的水平和质量，为我国测绘事业的健康持续发展奠定良好的基础。
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