發(fā)布時(shí)間：2021-06-10 19:55

　　隨著測繪技術(shù)和電子信息技術(shù)的迅速發(fā)展,以消費(fèi)級(jí)無人機(jī)為飛行平臺(tái)的低空攝影測量系統(tǒng)已成為地理空間信息獲取的重要手段。與傳統(tǒng)攝影測量技術(shù)相比,無人機(jī)低空攝影測量系統(tǒng)具有高分辨率、高效率、高機(jī)動(dòng)性、低成本等顯著優(yōu)勢,已廣泛應(yīng)用于地理國情監(jiān)測、數(shù)字城市建模、勘察測繪等領(lǐng)域。在工程測量應(yīng)用中,該系統(tǒng)由于受飛行器、飛控平臺(tái)、攝影相機(jī)、飛行參數(shù)、處理技術(shù)等因素影響,在測量精度、可靠性及作業(yè)自動(dòng)化等方面還有待進(jìn)一步改進(jìn)。為此,本文以土方工程的精準(zhǔn)、自動(dòng)監(jiān)測為目標(biāo),通過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)和仿真設(shè)計(jì)探討無人機(jī)攝影測量用于土方監(jiān)測的技術(shù)途徑。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:（1）針對(duì)土方工程測量特點(diǎn)和精度要求,制定了無人機(jī)低空攝影測量數(shù)據(jù)采集和處理的作業(yè)流程并討論了影像建模的關(guān)鍵技術(shù)。通過設(shè)置合理的航攝參數(shù)并對(duì)相機(jī)進(jìn)行畸變糾正使無人機(jī)航攝影像的分辨率和理論精度滿足土方測量要求。通過現(xiàn)場航攝獲取實(shí)驗(yàn)區(qū)多期高分辨率影像數(shù)據(jù),利用MATLAB軟件對(duì)影像輻射校正,并驗(yàn)證了 SIFT圖像匹配算法和RANSAC誤匹配點(diǎn)剔除算法的實(shí)際效果,使用ContextCapture軟件完成了實(shí)驗(yàn)區(qū)多期影像的精細(xì)建模。（2）通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析了基于無人... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線框圖

2數(shù)據(jù)獲取與處理92數(shù)據(jù)獲取與處理通過低空攝影測量進(jìn)行土方工程監(jiān)測較常規(guī)測量方法具有明顯優(yōu)勢，可有效減少野外工作量，獲取的數(shù)據(jù)具有良好現(xiàn)勢性和性價(jià)比，成果數(shù)據(jù)豐富且可延展性高。但因低空攝影測量系統(tǒng)選用小型無人機(jī)且搭載非量測相機(jī)，對(duì)測區(qū)風(fēng)速、光照、地表反射條件等環(huán)境因素的變化較為敏感且相機(jī)畸變大，這些都會(huì)對(duì)后續(xù)內(nèi)業(yè)空三加密過程中的連接點(diǎn)匹配、刺點(diǎn)、平差計(jì)算產(chǎn)生影響，最終導(dǎo)致成果數(shù)據(jù)精度的穩(wěn)定性較差[55]。為此，本章在充分考慮實(shí)驗(yàn)區(qū)環(huán)境因素的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)據(jù)獲娶影像預(yù)處理、圖像匹配等關(guān)鍵環(huán)節(jié)加以研究，確保有效控制數(shù)據(jù)質(zhì)量，提高數(shù)據(jù)精度穩(wěn)定性，為高精度的土方變化監(jiān)測提供數(shù)據(jù)支撐。2.1實(shí)驗(yàn)概況實(shí)驗(yàn)區(qū)位于西安市長安區(qū)北航科技園（紅框區(qū)域），該區(qū)域以低層寫字樓為主，東西距離約600米，南北距離400米。西南角總體地勢高于東北角，最低點(diǎn)高程為478m，最高點(diǎn)高程為510m。該區(qū)域包含平整柏油路及公路綠化帶、規(guī)整的低層寫字和正在開挖的建筑基坑（黃框區(qū)域），基坑長約260米，寬約100米。實(shí)驗(yàn)場地地理位置如圖2.1所示。圖2.1實(shí)驗(yàn)場地位置示意圖本實(shí)驗(yàn)采用海星達(dá)H32全能型GNSS-RTK系統(tǒng)對(duì)像控點(diǎn)和檢查點(diǎn)進(jìn)行量測，其平面精度為）（mmD61018，高程精度為)10115(mmD6。像控點(diǎn)坐標(biāo)采用1980年西安坐標(biāo)系，1985年國家高程基準(zhǔn)進(jìn)行量測。無人機(jī)平臺(tái)選用大疆精靈4Pro，云臺(tái)

2數(shù)據(jù)獲取與處理11的處理軟件。綜上可知，影響無人機(jī)攝影測量精度的因素較多且存在于影像數(shù)據(jù)獲娶處理及模型生成的全過程，無人機(jī)土方測量現(xiàn)如今可以達(dá)到《工程測量規(guī)范》（GB5002-93）對(duì)土方測量高程精度不超過10cm的要求，傳統(tǒng)土方測量工程使用RTK的精度可達(dá)±3cm，以此為目標(biāo)，考慮到無人機(jī)精度影響因素，對(duì)影像獲娶數(shù)據(jù)預(yù)處理、像控點(diǎn)布設(shè)、數(shù)字成果生成等各個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量控制使其達(dá)到目標(biāo)精度。本節(jié)首先介紹影像獲取質(zhì)量控制方法及參數(shù)設(shè)置。2.2.2合理航高的計(jì)算GSD（GroundSampleDistance）是作為數(shù)字圖像的最小單元即像元在攝影測量影像中所代表的對(duì)應(yīng)地物的實(shí)際尺寸大小[56]。在影像中一個(gè)像元代表的實(shí)際地物尺寸越小，地面分辨率則越高。無人機(jī)相機(jī)曝光位置的相對(duì)航高、鏡頭像素大小和相機(jī)焦距是影響地面分辨率的關(guān)鍵因素。航高與地面分辨率幾何關(guān)系如圖2.2所示：圖2.2航高與地面分辨率關(guān)系《CH/Z3005-2010低空數(shù)字航空攝影規(guī)范》規(guī)定了不同成圖比例尺對(duì)應(yīng)地面分辨率的要求，根據(jù)相機(jī)鏡頭的參數(shù)確定不同比例尺或者分辨率的相對(duì)航高。由相似三角形數(shù)學(xué)原理可得：HfGSDa（2.1）式中：a為相機(jī)像素尺寸，單位為毫米（mm）；GSD表示地面分辨率，單位為米（m）；f代表相機(jī)焦距，單位為毫米（mm）；H是無人機(jī)拍攝點(diǎn)的相對(duì)航高，單位為米（m）。若所用索尼ExmorRCMOS傳感器以1:500比例尺進(jìn)行測圖時(shí)，所對(duì)應(yīng)的地面分辨率GSD為5cm，由相機(jī)檢校報(bào)告可知其焦距f為8.8mm，像元大小a為2.41μm，根據(jù)式（2.1）可得以1:500比例尺成圖的標(biāo)準(zhǔn)航高為：

【參考文獻(xiàn)】：
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