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关于旅游资源普查中无人机技术在野外调查的应用

作者

秦盛伟

湖南省地质灾害调查监测所 湖南长沙 410000

在旅游资源普查工作中,需要通过细致的野外调查采集相关信息,为后续内业数据处理和各类结果报告的编制提供重要参考。而野外调查是一项复杂且系统的工作,过去很长一段时间都采用以人工为主的方法,不仅效率低下,而且准确度不高,容易遗漏重要数据。无人机技术的出现与在资源调查领域的广泛应用为解决以上问题提供了有力措施,可以在大幅减少人力投入和降低人员劳动强度的基础上,直观、准确、实时采集各项有关数据,逐渐成为当前旅游资源普查野外调查重要技术支持。

1 无人机摄影测量系统组成与特点

图1 无人机摄影测量系统组成

无人机摄影测量系统通过无人机搭载相机获取影像,并借助专业软件通过数据处理形成成果。该系统融合了无人机飞行器、传感器、遥感、通讯技术及影像信息处理等当前先进技术。该系统主要由飞行器、动力系统、飞控、任务设备、地面站、遥控器、图传、数传和数据处理软件组成,具体如图 1 所示。该系统支持任意航测路线设计,拍摄高分辨率、高现势性的影像。

该系统主要具有以下特点:1)灵活性高,体积小、质量轻,便于携带。可实现超低空飞行,对天气要求不高,现场作业效率高,数据获取周期短。航线规划简单易行,飞行准备时间短,操作简单,基本不需要配备专门机场。2)成本低,飞行器平台硬件价格交底,搭载普通数码相机即可,使用可重复充放电的锂电池。运输便利,操作简单,最少可实现单人作业,飞行高度低、重叠率大、影像采集效率高。3)精度高,可采集超高分辨率数字影像,集成 PPK和RTK 高精度定位设备,搭载倾斜摄影多目相机,飞行高度低、影像重叠率高,通过数据处理软件可获得大比例制图成果。

2 旅游资源普查野外调查中无人机技术应用

2.1 外业数据采集

测绘无人机航摄系统采集的数据包括 POS 数据、高重叠率航摄影像以及控制点坐标等。以测区特点为依据规划航线,飞行时对摄影中心位置以及姿态信息等进行记录。POS 数据通过 IMU、GPS 等硬件获取,对摄影中心外方位元素进行记录。无人机姿态通过 X、Y、Z 轴方向的欧拉角进行描述。数据采集步骤主要有:勘查、点位布置、航线规划、实时摄影、质量评价、补充摄影以及成果导出。无人机航空摄影资源调查平台原型系统硬件配置如表1 所示。

(1)勘查测区现场

首先开展现场踏勘,对测区范围内的坡度、形状等进行勘查,期间应确保无空中障碍物,并选定适宜的起飞和起降点。根据任务精度和起降条件确定无人机的机型、相机以及其它配套设备,编制控制点布设方案的同时,选择合适的运输方式、人员配置和作业时间。

(2)布设控制点

根据任务精度要求,确定控制点的数量、密度、位置分布以及基准坐标系。选择正确控制点标记方式,保证标记清晰可见,以便于后续查找。借助 GPSRTK 等仪器对控制点坐标进行动态采集,随后和航摄影像和POS 数据一同导出,供内业数据处理使用。

(3)航线规划

以测区特征和无人机相机性能为依据进行飞行参数规划。设定包含飞行航高、航向、航线间隔、摄影间隔、作业范围、转弯与偏角设计、起降点位置及方式等在内的重要参数。影像重叠率对提高数据处理质量和成果精度至关重要,但会对效率造成一定程度的影响,合理设计重叠率对成果质量和工作效率至关重要。无人机摄影航向和旁向重叠度可通过特定公式计算。无人机飞行中姿态需随时修正,传感器精度会使摄影中心位置与姿态产生一定偏差。航线规划过程中要充分考虑硬件性能参数和天气等因素。

(4)快速质量评价

作业完成后,导出航摄影像和 POS 数据,对像片分辨率、重叠度、漏洞、飞行姿态角、航高差,控制点清晰度等进行认真检查。待各项指标均能满足要求后,即可结束作业,否则需补充采集。

表1 无人机航空摄影资源调查平台原型系统硬件配置

2.2 内业数据处理

测绘无人机摄影测量系统数据处理包括导入高分辨率航摄影像、POS 数据和控制点坐标数据,使用后处理软件进行处理。影像匹配通过高重叠影像构建同名点对,依靠特征提取算法进行特征点提取,同时通过算法促使特征不变,最后采取搜索和配对的方法找到同名点对。内业刺点是指借助人工在重叠影像上找到并标记外业布设的空中点,对其像空间坐标和测绘地理坐标进行动态记录。空中三角测量根据经影像匹配获取的同名点位以及内业刺点对应的像控点数据,借助专门的数学模型与通过平差解算找到同名点所处平面位置与高程。密集匹配以精确的外方位元素为基础,按照相关算法通过计算得出三维坐标,以此完成对整个测区的三维重建。成果输出是以三维密集点云数据为依据生成带有彩色纹理的三维多边形网络模型,即 DSM,通过对该网络模型的编辑获取数字高程模型,即 DEM,最后借助 DEM 根据原始航摄影像开展正射校正,进而获取数字正射影像图。

3 结语

综上所述,无人机技术的出现和应用能大幅提升旅游资源普查野外调查工作效率和质量,以上对这项技术的特点及其在旅游资源普查野外调查工作中的具体应用进行了初步分析与总结,提出外业数据采集与内业数据处理两方面关键内容,旨在为实际旅游资源普查野外调查工作中无人机技术应用提供可靠技术参考。

参考文献:

[1] 邵鑫 . 遥感技术在国土资源调查与监测领域中应用的探讨 [J]. 西部资源 ,2025,(02):98-99+140.

[2] 杨光 , 彭林 , 陈国梁 . 无人机多尺度航摄数据联合解算对复杂区域实景三维模型构建的影响分析 [J]. 测绘通报 ,2025,(01):121-126.

[3] 刘佳明 , 杨彦明 . 无人机遥感技术在密云水库林业资源调查与监测中的运用[J]. 中国林副特产 ,2024,(06):79-80+84 .

作者简介:秦盛伟( 1992.5- ),男,本科,湖南吉首,工程师,主要 从事地质相关工作