無人機(jī)在公路邊坡巡檢中的應(yīng)用

遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）緒論1.1研究背景人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及社會經(jīng)濟(jì)效益的不斷提升，進(jìn)而產(chǎn)生了無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)，隨著其技術(shù)的改進(jìn)以及日益精煉，無人機(jī)測繪在世界上得到了越來越廣泛的運(yùn)用。目前，國內(nèi)外已有大量學(xué)者與專家對于無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)展開深入調(diào)查與研究并獲得大量成功經(jīng)驗及成果。其中，在低空影像獲取方法、影像處理、三維建模等方面的成果尤為突出。澳大利亞研究人員已經(jīng)成功利用SAB進(jìn)行海洋監(jiān)測研究，美國相關(guān)人員已經(jīng)成功將無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)結(jié)合并應(yīng)用到了森林火災(zāi)檢測和農(nóng)業(yè)等方面。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀對于無人機(jī)的低空航拍測量技術(shù)的相關(guān)研究中，針對獲得影像以及制作過程中的探索，世界各國的專業(yè)研究人員為此付出很多心血，具體有如以下闡述：2003年，李和軍和王磊等研究者在一定的區(qū)域內(nèi)展開了低空攝影測量試驗，得出結(jié)論是具體的影像生成工藝，從外業(yè)控制點(diǎn)的布設(shè)到空三加密再到精度評價，為低空攝影測量的應(yīng)用和發(fā)展奠定了定的基礎(chǔ)[1]。2006年張建霞、王留召等人利用非量測型的數(shù)碼相機(jī)拍攝的數(shù)字影像實現(xiàn)了低空攝影測量的理論與方法，介紹了相機(jī)的檢校和精度評價方法并利用VirtuoZo系統(tǒng)對影像進(jìn)行處理[2]。2011年，張敏以及賈建華等研究者進(jìn)行了無人機(jī)影像試驗，此次試驗的區(qū)域范圍較廣，對于DEM分辨率的尺寸區(qū)間的解析采取的是檢查點(diǎn)法，接著進(jìn)行實證，經(jīng)過對柵格尺寸的設(shè)定，同時加上內(nèi)插中誤差的比例對于影像數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度進(jìn)行估算，最后獲取了無人機(jī)低空影像最佳的分辨率大小的數(shù)字高程模型[3]。2015年葛洪濤進(jìn)行了無人機(jī)低空攝影處理實驗，具體探索了影像處理面對的難題，同時制定出完善的解決方案對影像處理流程進(jìn)行了改善[4]。2017年徐輝、胡勇等人總結(jié)出無人機(jī)低空攝影測量進(jìn)行大比例尺地形圖測量的作業(yè)流程，研究了對影響空三加密的精度的像片控制點(diǎn)布設(shè)方案，提出了像片控制點(diǎn)布設(shè)原則，為無人機(jī)低空堤影測量在地形圖測量中的應(yīng)用提供參考價值[5]。2010年高姣姣等人通過對無人機(jī)技術(shù)的運(yùn)用，推進(jìn)了無人機(jī)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的研究，采取無人機(jī)影像識別以及解釋和翻譯了地質(zhì)災(zāi)難的特征以及對人們造成的威脅，為治理地質(zhì)災(zāi)害提供數(shù)據(jù)支持，為預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害工作提供相應(yīng)的技術(shù)[6]。2011年朝文權(quán)等人詳細(xì)研究了無人機(jī)系統(tǒng)的組成、數(shù)據(jù)獲取和處理過程，分析了無人機(jī)在地質(zhì)災(zāi)害檢測、應(yīng)急救援和災(zāi)情評估工作中可提供的的運(yùn)用，將無人機(jī)應(yīng)用在了重慶市武隆縣雞尾山特大型滑坡救援的實例中[7]。2016年劉軍等人采取低空無人機(jī)獲取公路邊坡影像形成了邊坡體稠密三維點(diǎn)云，完成了邊坡體的3D數(shù)字模型制作，直觀，全面地展示了邊坡完整形狀與局部特點(diǎn)，能夠正確對邊坡穩(wěn)定性評價，并由科學(xué)數(shù)據(jù)的支持[8]。2017年管建軍等人研究對象選取了黃土地區(qū)趙家溝泥石流，采取無人機(jī)技術(shù)生成了災(zāi)區(qū)的3D模型、DOM和DEM，針對研究結(jié)果做了說明并收集到不良地質(zhì)現(xiàn)象等信息[9]。從保障安全的角度出發(fā)，需要對于公路邊坡的保養(yǎng)相關(guān)資料進(jìn)行獲取、整合以及存檔，由此可知研發(fā)出公路邊坡巡檢管理信息系統(tǒng)，并且實現(xiàn)其更好的運(yùn)用是十分關(guān)鍵的。如今我國的公路邊坡管理系統(tǒng)已經(jīng)擁有應(yīng)用到工程中的實例，廣東省高速公路有限公司、中鐵二院工程集團(tuán)與西南交通大學(xué)使用了C#、數(shù)據(jù)庫等技術(shù)完成開發(fā)的“京珠高速粵北段路塹高邊坡養(yǎng)護(hù)管理信息系統(tǒng)”。此系統(tǒng)的創(chuàng)建提供了高邊坡的養(yǎng)護(hù)管理數(shù)據(jù)庫，進(jìn)而能夠利用其對高速公路的高邊坡情況結(jié)合各因素展開分析。該養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)使用后，對高邊坡的穩(wěn)定狀況判定準(zhǔn)確率達(dá)到100%，同時對高邊坡養(yǎng)護(hù)信息的提取與決策周期縮短了一半[10]。1.2.2國外研究現(xiàn)狀在國外，2001年波蘭學(xué)者HungSonNguyen等人對無人機(jī)低空影像進(jìn)行處理并提取了相關(guān)信息，評價了無人機(jī)影像的精度，探討了根據(jù)無人機(jī)低空影像建立公路道路裂縫自動識別系統(tǒng)的可能性[11]。2007年XHan等人對無人機(jī)原始影像進(jìn)行幾何校正，再根據(jù)兩幅影像的重疊區(qū)域探索出一種無人機(jī)影像匹配、拼接的技術(shù)方法[12]。2010年比利時學(xué)者KoenDouterloigne等人對無人機(jī)影像處理做過詳細(xì)研究，利用無人機(jī)影像上控制點(diǎn)維坐標(biāo)通過光束法平差方法計算出特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)，再與實地測量獲取的地物特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)進(jìn)行對比，從X、Y、Z坐標(biāo)方向上比較它們的精度[13]。2014年意人利學(xué)者FrancescoNex等人從地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、監(jiān)測、測繪和三維建模的角度出發(fā)，對無人機(jī)低空影像的獲取，處理方法進(jìn)行了分析，總結(jié)出了無人機(jī)低空攝影測量的應(yīng)用現(xiàn)狀，有對不同的案例進(jìn)行了分析[14]。綜上所述，很多的研究專家研究和探索無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)上取得了一定的進(jìn)展，從而使得此技術(shù)可以更好的在勘測地質(zhì)災(zāi)害、邊坡的3D模型建造等領(lǐng)域的運(yùn)用，他們主要是針對于獲得、處理無人機(jī)影像以及影響的運(yùn)用這3個部分展開的，然而盡管如此，在公路邊坡巡檢的無人機(jī)技術(shù)運(yùn)用的相關(guān)探索和研究還是相對匱乏。因此，無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在地質(zhì)、海洋、農(nóng)業(yè)等方面的研究已經(jīng)相對成熟，但其在公路邊坡巡檢方面的研究與應(yīng)用還有所欠缺。1.3研究內(nèi)容1.3.1無人機(jī)低空攝影測量公路邊坡整體巡檢和精細(xì)巡檢方案設(shè)計公路邊坡巡檢工作內(nèi)容主要是：查明公路邊坡病害隱患點(diǎn)的類型、分布、形態(tài)和規(guī)模、表面特征、變形破壞特征、誘發(fā)因素和形成條件；對公路邊坡病害進(jìn)行初步評估，分析其穩(wěn)定安全性、發(fā)展趨勢以及發(fā)生災(zāi)害后可能的成災(zāi)范圍；最后提出處治措施建議。通過收集邊坡基本資料，現(xiàn)場復(fù)核邊坡基礎(chǔ)信息，獲取原始缺陷資料及病害資料，從而掌握邊坡現(xiàn)狀。巡檢指的是全方位的勘察公路邊坡的具體情況，實際的掌握邊坡護(hù)養(yǎng)構(gòu)架的現(xiàn)狀及其相關(guān)實用程度。在以往采取人力進(jìn)行巡檢的過程中，通常是通過視覺，撞擊反饋以及觸感等方法，上述的3者中利用視覺為最主要的巡檢方式。針對視覺巡檢的內(nèi)容主要有：（1）邊坡環(huán)境的檢查①坡面：地面開裂、鼓脹、局部沉陷；土體滲水、涌水；植被生長異常；巖土體擠出、滑落等。②坡頂：建(構(gòu))筑物開裂、變形；管線破損、滲水、漏水、植被往坡面傾覆、超載等。③坡腳：滲水、涌水、突兀、裂縫、風(fēng)化、膨脹等。（2）防護(hù)結(jié)構(gòu)工程的檢查①擋墻墻體：墻體表面濕潤、出水、外部裝修脫落；墻體產(chǎn)生縫隙；墻體表面產(chǎn)生形變、膨脹、裸露鋼筋，水泥沙松動、泥塊風(fēng)干等。②變形縫：在其兩邊的保護(hù)構(gòu)造出現(xiàn)不正常水平或垂直錯動；變形縫內(nèi)填充雜物等。③擋墻排水孔：排水孔不排水、堵塞等。④抗滑樁(排樁)或肋柱：樁體發(fā)生形變、損壞；鐵銹腐蝕外部的鋼筋結(jié)構(gòu)、防護(hù)面裂開等。⑤錨桿、錨索：錨桿顯露、生銹、連接部位破裂、產(chǎn)生裂縫或掉落脫離等；錨索生銹、脫離，防護(hù)部位破裂、產(chǎn)生裂縫或掉落脫離等。（3）附屬工程的檢查①截排水溝：混凝土產(chǎn)生裂縫、水體下流、疏導(dǎo)水能力差；存在廢棄物、堵住等。②護(hù)欄：破裂、不徑直、斷碎、鋼筋生銹；焊縫斷裂、焊體脫離等。1.3.2無人機(jī)邊坡巡檢影像的處理包括畸變改正、空三加密、生成正射影像、生成三維地形等內(nèi)容。1.3.3巡檢成果評價邊坡整體巡檢與精細(xì)巡檢的成果評價，對比其與人工邊坡巡檢的巡檢成果，驗證其準(zhǔn)確性。

2無人機(jī)公路邊坡巡檢概述2.1無人機(jī)攝影測量概述人類能夠充分利用日益成熟的遙感與攝影測量技術(shù)，從而能夠通過低、高空甚至外層空間的傳感器，進(jìn)行對地球表面特征的數(shù)據(jù)收集。經(jīng)過對所有研究目標(biāo)的物理特點(diǎn)以及資料的獲取，能夠展開對于其空間特性、形態(tài)、方位、跟外部條件的關(guān)聯(lián)等方面的研究。1990年以后，無人機(jī)低空攝影測量系統(tǒng)成為一項發(fā)展發(fā)展趨勢迅猛的攝影測量技術(shù)，它為高分辨率無人機(jī)影像數(shù)據(jù)的獲取提供了一種新的控制平臺。近些年來，無人機(jī)技術(shù)在國家的大力支持和推動下得到迅速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也變得更廣泛。無人機(jī)（UnmannedAerialVehicleUAV）就是指沒有飛行員駕駛的飛機(jī)[15]。即它是采取無線電波來進(jìn)行遠(yuǎn)程操縱的方式，不需要飛行員坐在飛機(jī)內(nèi)駕駛飛機(jī)。無人機(jī)的出現(xiàn)時間可以追述到第一次世界大戰(zhàn)期間，在戰(zhàn)場進(jìn)行偵察監(jiān)視是無人機(jī)最早的應(yīng)用。20世紀(jì)50-60年代，美國與蘇聯(lián)冷戰(zhàn)期間，無人機(jī)技術(shù)得到了顯著的發(fā)展，以美國為首的北約集團(tuán)和以蘇聯(lián)為首的華約集團(tuán)都在無人機(jī)領(lǐng)域花費(fèi)了大量的人資、物資，進(jìn)行大量與無人機(jī)相關(guān)的研究，這些研究成果用來對對方的軍事目標(biāo)進(jìn)行偵察[30]。到了20世紀(jì)90年代，由于計算機(jī)相關(guān)技術(shù)得到了快速的發(fā)展以及人們對于GPS（全球定位系統(tǒng)）出現(xiàn)的研究，無人機(jī)發(fā)展達(dá)到了另一個頂峰，無人機(jī)技術(shù)進(jìn)入了一個全新的繁榮時期。海灣戰(zhàn)爭期間，美國軍隊在這次實戰(zhàn)當(dāng)中投入了大量的無人機(jī)，并取得了的巨大作用，世界各國被深深的震撼到了，都開始加大了對無人機(jī)的開發(fā)應(yīng)用與研制工作。此外，無人機(jī)已經(jīng)迅速應(yīng)用在了民用和科研領(lǐng)域中，這是因為無人機(jī)具有較為低的儀器損耗、較為低廉的成本、可多次重復(fù)使用、零傷亡的特點(diǎn)，同時還具有比較高的機(jī)動靈活特性。20世紀(jì)50年代后期，我國開始認(rèn)識到無人機(jī)對于工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及經(jīng)濟(jì)等方面的重要性，也開始重視無人機(jī)以及相關(guān)技術(shù)，展開了對無人機(jī)相關(guān)研究和應(yīng)用，我國對于無人機(jī)的研究應(yīng)用具有起步比較晚、基礎(chǔ)比較薄弱、但是起點(diǎn)水平較高、發(fā)展后勁足的這些特點(diǎn)[17]。首先是以高等學(xué)校為研究的基礎(chǔ)單位，相應(yīng)的建立了一些與無人機(jī)相關(guān)的開發(fā)設(shè)計與研究機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)主要是面向一些科研與軍隊，滿足他們的需求。在改革開放之后，借助一些民間資金以及民營企業(yè)的進(jìn)入，無人機(jī)開始進(jìn)入許多民用領(lǐng)域，為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建設(shè)提供更好的服務(wù)。無人機(jī)可以不受到時間的限制對各種小型的對地觀測儀器進(jìn)行裝載，在任意位置的上空進(jìn)行飛行，是一個可以對地觀測技術(shù)應(yīng)用的飛行平臺[18]。由于是對地觀測應(yīng)用中最為普遍、最為便捷的一種平臺，在全世界內(nèi)無人機(jī)航空遙感技術(shù)都有著十分廣泛的應(yīng)用。根據(jù)相關(guān)資料顯示，當(dāng)今全球上至少有三十多個國家和地區(qū)開發(fā)出五十余款不同的無人機(jī)，各種無人機(jī)的型號數(shù)量不少于三百，并且至少有五十五個國家在各種軍事和民用方面擁有了無人機(jī)裝備[19]。無人機(jī)駕駛的程序控制裝置有著三種飛行方式：它們分別是人工手動操縱、半自動飛行以及全自動控制飛行[20]。攝影測量設(shè)備裝備在無人機(jī)上，以獲得地面數(shù)字影像數(shù)據(jù)，之后便可以從這些從數(shù)字影像中獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息。相較于傳統(tǒng)的航空攝影測量而言，無人機(jī)的低空測量的特點(diǎn)是可以迅速取得數(shù)字影像[37]，不僅如此，無人機(jī)的低空遙感還能實時獲取高分辨率數(shù)字影像。這給公共環(huán)境監(jiān)測、建設(shè)3D數(shù)字智慧城市、自然災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)防、地理國情信息普查和應(yīng)急指揮搶險工作等方面，提供了一種全新的技術(shù)支持與保障。無人機(jī)低空測量所具有的優(yōu)點(diǎn)可以歸納為[24-26]：（1）費(fèi)用成本更加低廉；（2）可以更加快速便捷地獲取相關(guān)影像數(shù)據(jù)；（3）影像分辨率較高、影像具有多個視角（角度）；（4）具有良好的機(jī)動性、便捷性、靈活性以及安全性；（5）可以實時獲取相關(guān)影像數(shù)據(jù)。無人機(jī)低空攝影測量影像在相比于通過衛(wèi)星，航空等手段進(jìn)行獲取影像的方式而言，其自身也有著許多的優(yōu)勢，像獲取影像高清、像幅細(xì)致、經(jīng)濟(jì)與即時等。對于勘測土地資源的使用率，應(yīng)對災(zāi)情與數(shù)據(jù)化技術(shù)研發(fā)等相關(guān)領(lǐng)域，無人機(jī)低空攝影測量都有相應(yīng)的涉及與發(fā)展。無人機(jī)沒有嚴(yán)苛的場景要求，譬如市區(qū)空曠地皆能夠成為其起降點(diǎn)，加上其能夠?qū)崿F(xiàn)快速升空，具備簡便的操作和低成本運(yùn)作等特點(diǎn)，非常符合應(yīng)用于具有復(fù)雜地段、多山丘、多云以及高層建設(shè)密度大等區(qū)域。所以說，無人機(jī)不僅具備非常高靈敏度與機(jī)動性，同時其也具備相當(dāng)高的安全性，因為其可以工作在不利于人類安全的危險環(huán)境之中，像火山勘察或火災(zāi)影像獲取等，就算是無人機(jī)工作異常也不會造成人員傷亡。無人機(jī)上裝有的數(shù)碼成像儀器，這種儀器的相當(dāng)精確，其不僅能夠做到垂直攝像，同時也可以在低空飛行時全方位攝像，進(jìn)而能夠?qū)ξ矬w多角度的紋理影像進(jìn)行采集，從而能夠補(bǔ)充了衛(wèi)星或者一般航拍在低空拍攝方面的不足。無人機(jī)在拍攝時所收集的影像能達(dá)到dm程度的分辨率，收集到的影像能夠應(yīng)用于3D景圖創(chuàng)作或者地球表面數(shù)字模型建設(shè)。對于UAV系統(tǒng)及傳感器來說，其相應(yīng)的投入的成本跟別的遙感系統(tǒng)是不同等級的，通常企業(yè)或個人應(yīng)具備承擔(dān)能力。對于后期數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，其運(yùn)作儀器選用高檔微機(jī)便足以，因其成本與器械要求相對低，無須匹配高精確度的掃描以及數(shù)據(jù)處理儀器。無人機(jī)低空攝影測量具備以上的優(yōu)勢，然而其也存在這明顯的缺點(diǎn)：（1）基高比小、像幅較小、影像數(shù)量眾多且重疊度高；（2）無人機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定性不強(qiáng)、旋偏角偏大；（3）業(yè)余級別量測型相機(jī)，影像的畸變情況比較嚴(yán)重。無人機(jī)低空攝影測量影像也有著諸多缺點(diǎn)，譬如成像幅度不大、基高比不大，對于同種重疊度的場景中，要求控制點(diǎn)的數(shù)量多；其具備的姿態(tài)穩(wěn)定程度低，旋偏角、俯仰、滾動，以及相應(yīng)的造成鏈接故障；采取的拍攝工具并不專業(yè)，造成在像點(diǎn)位移、鏡頭以及光敏度等方面都有著一定的誤差。因此，依據(jù)上述關(guān)于低空攝影測量的特點(diǎn)，在獲取影像數(shù)據(jù)與處理影像數(shù)據(jù)方面，都需要有相對應(yīng)的對應(yīng)措施來加以解決。無人機(jī)有著眾多不同的類型，所以無人機(jī)劃分的方式分類也是多種多樣的，最常用的種類劃分方式主要為按照動力系統(tǒng)、活動半徑、任務(wù)高度、外形結(jié)構(gòu)、用途這3個方面來區(qū)分[35-36]：（1）動力系統(tǒng)劃分依據(jù)不同的無人機(jī)動力系統(tǒng)，如今無人機(jī)包含了2個類別，其一是電動無人機(jī)，其二是油動無人機(jī)。這兩者分別是使用電池（例如：鋰電池）和油氣來作為動力驅(qū)動，他們有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，續(xù)航時間比較長是油動無人機(jī)的一大優(yōu)點(diǎn)，安全問題上存在一些隱患是油動無人機(jī)的一大缺點(diǎn)，在一些特殊的情況下，一旦出現(xiàn)故障發(fā)生墜機(jī)，就十分容易引起火災(zāi)危險；安全性保障性較好則是電動無人機(jī)的優(yōu)點(diǎn)所在，但是電動無人機(jī)的缺點(diǎn)便是其續(xù)航能力比較弱，連續(xù)工作時間較短。（2）活動范圍劃分依據(jù)活動范圍劃分，無人機(jī)的種類包含了近程、中程以及遠(yuǎn)程無人機(jī)。對于近程無人機(jī)來說，其飛行范圍在五十千米以內(nèi)，對于中程無人機(jī)來說，其飛行范圍在五十至兩百千米這個區(qū)間內(nèi)，對于遠(yuǎn)程無人機(jī)來說，其飛行范圍則大于兩百千米。（3）外形結(jié)構(gòu)劃分依照外觀形態(tài)的不同進(jìn)行區(qū)分，無人機(jī)包含了以下這3種：固定翼、多旋翼無人機(jī)以及無人直升機(jī)。多旋翼無人機(jī)，它是借助轉(zhuǎn)動螺旋槳從而達(dá)到驅(qū)動的目的。根據(jù)螺旋槳葉的多少，則能夠更加詳細(xì)地區(qū)別出4旋翼、6旋翼以及8旋翼無人機(jī)等。在一般條件下，無人機(jī)螺旋槳的數(shù)量越多，飛行的時候就會更加平穩(wěn)，對無人機(jī)操作起來也會更便捷。由于多旋翼無人機(jī)具有操作簡單便捷、拍攝質(zhì)量穩(wěn)定以及對場地限制要求較低等這些優(yōu)點(diǎn)，被大眾所喜愛與青睞。圖2-1為常見的四旋翼無人機(jī)。圖2-1四旋翼無人機(jī)（4）按用途劃分根據(jù)無人機(jī)的使用渠道的不同來區(qū)分，無人機(jī)的種類包含了軍用級別、民用級別以及專業(yè)級別無人機(jī)。對于軍用級別無人機(jī)來說，它是一種能夠在實際作戰(zhàn)中進(jìn)行目標(biāo)偵查、搜查信息、實施定點(diǎn)打擊的高新技術(shù)武器；民用級無人機(jī)是大眾在日常生活中最熟悉同時也是接觸最多的一款無人機(jī)，民用級別無人機(jī)以旋翼機(jī)為主，它具有體積比較小，輕巧方便易攜帶的這些優(yōu)點(diǎn)，但是由于體積小，電池容量也較小，因此在續(xù)航能力上表現(xiàn)相對一般，此外在拍攝精度與拍攝清晰度方面也很一般，民用級別無人機(jī)通常用于娛樂以及業(yè)余航拍作業(yè)；專業(yè)級無人機(jī)是用來滿足各行各業(yè)中對于專業(yè)無人機(jī)的需求，專業(yè)級別無人機(jī)具有強(qiáng)大的續(xù)航能力、良好的拍攝精度、巨大的容量存儲空間的特點(diǎn)。地面保障系統(tǒng)、無人飛行器平臺、地面監(jiān)控系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)等這5者是無人飛行器的系統(tǒng)。其中，對于飛行平臺來說，由通信系統(tǒng)、無人機(jī)、維護(hù)系統(tǒng)這3者共同組成。對于傳感器系統(tǒng)來說，其是由定點(diǎn)攝影技術(shù)、旋偏改正云端、精準(zhǔn)標(biāo)定校檢以及微型數(shù)碼攝影設(shè)備等這4這組成。對于飛控系統(tǒng)來說，其包含了氣壓計、高度計、磁航向儀、小型慣性測量單元、機(jī)載全球定位系統(tǒng)等。對于無人機(jī)的空中構(gòu)成來說，其包含了無人機(jī)、空中自控系統(tǒng)以及傳感器系統(tǒng)；對于地面監(jiān)控系統(tǒng)來說，包含了數(shù)據(jù)接收、航線規(guī)劃以及地面控制系統(tǒng)。在地面控制系統(tǒng)中，監(jiān)測與控制操作者設(shè)定好了航線、無人機(jī)參數(shù)等，無人機(jī)的空中部分再根據(jù)地面控制系統(tǒng)的指令執(zhí)行航飛任務(wù)。對于收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過無線傳輸通道，與地面控制系統(tǒng)進(jìn)行實時數(shù)據(jù)對接，對于收到的數(shù)據(jù)，地面的監(jiān)控工作者能夠調(diào)整飛行航線或讓無人機(jī)繼續(xù)執(zhí)行指令。飛行狀態(tài)可以實現(xiàn)自動與手動控制的相互切換，可以適用于補(bǔ)拍具有拍攝缺陷的區(qū)域或者緊急降落的情況。對于小面積區(qū)域或者是應(yīng)對緊急狀況的勘察，則可以選擇低空無人機(jī)攝影測量技術(shù)，其特點(diǎn)是以無人駕駛飛機(jī)為飛行平臺，利用各種類型傳感器來獲取地面的信息，使用計算機(jī)圖形圖像技術(shù)對獲取的圖像進(jìn)行處理，為各種類型的攝影測量立用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。伴隨著數(shù)字、雷達(dá)、光電等相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的迅猛發(fā)展，無人機(jī)發(fā)展也日漸改進(jìn)，具有小型化、實時化、高分辨率、遠(yuǎn)距離、寬收容的發(fā)展趨勢，能夠很大程度改善無人機(jī)的性，包括其勘察的范圍會不斷增大，更加的靈敏以及擁有較高的分辨率，同時構(gòu)造將會變得越發(fā)輕巧。無人飛行器低空攝影測量一般用于中小范圍內(nèi)的調(diào)查，適合重點(diǎn)地區(qū)的應(yīng)急監(jiān)測和重復(fù)監(jiān)測，己成為影像信息獲取的重要手段。2.2無人機(jī)航拍影響因素2.2.1天氣影響飛行任務(wù)陰雨天氣進(jìn)行航飛作業(yè)的過程中，會出現(xiàn)因為能見度不高而導(dǎo)致影像不清晰以及分辨率低等現(xiàn)象；再者，無人機(jī)自身便會受到陰雨天氣的干擾，其在雨天進(jìn)行作業(yè)容易出現(xiàn)故障。同時無人機(jī)還容易受到狂風(fēng)的干擾，由于強(qiáng)風(fēng)的干擾會導(dǎo)致無人機(jī)航拍的影像出現(xiàn)不同程度的畸變，導(dǎo)致后期影像處理比較困難。本文選用的是大疆Phantom4pro系列無人機(jī)，根據(jù)官方報告這款無人機(jī)的抗風(fēng)能力是5級。在無人機(jī)進(jìn)行航拍任務(wù)前可使用風(fēng)速計測試風(fēng)速后再進(jìn)行航拍。2.2.2地形影響飛行任務(wù)當(dāng)拍攝區(qū)位于丘陵、山地、高原等地形時，在區(qū)域航線規(guī)劃將面臨一定的困難，若將飛行高度定的太高，導(dǎo)致獲取的影像分辨率不能滿足要求，若將飛行高度定的太低，一方面容易造成無人機(jī)撞擊墜毀，另一方面導(dǎo)致航片的重疊度不夠，飛行效率大打折扣。在地形起伏較大的山區(qū)時，尋找合適的起降場地有一定困難。在明確了攝影設(shè)備的配置以及飛行參數(shù)，伴隨著海拔高度的下降，進(jìn)而也造成了地面像素分辨率的下降。山區(qū)地形復(fù)雜，給飛機(jī)的監(jiān)控帶來很大不便。2.2.3電池容量影響飛行任務(wù)本文選用的大疆Phantom4pro系列無人機(jī)的電池續(xù)航最多30分鐘，在遇到大型公路邊坡需要進(jìn)行整體巡檢和精細(xì)巡檢時，一塊電池不足以完成飛行任務(wù)，因此需要購買額外的無人機(jī)電池保證續(xù)航。若在無人機(jī)航拍過程中電量過低，地面控制站會收到低電量通知，無人機(jī)會立即返航中斷航拍任務(wù)，這就影響了航拍的效率。一般的解決方法是準(zhǔn)備數(shù)量充足的無人機(jī)電池，在進(jìn)行整體巡檢結(jié)束后及時更換電池再進(jìn)行精細(xì)巡檢，這樣可以很大程度避免出現(xiàn)低電量的問題。2.2.4禁飛區(qū)影響飛行任務(wù)根據(jù)國家頒布的關(guān)于無人機(jī)管理辦法中有明確規(guī)定，在機(jī)場的附近形成了禁飛區(qū)、限飛區(qū)等區(qū)域。在未經(jīng)有關(guān)部門審批的情況下，這些區(qū)域內(nèi)無人機(jī)不得進(jìn)行作業(yè)，否則將承擔(dān)法律責(zé)任，因此禁飛區(qū)、限飛區(qū)也會對飛行任務(wù)造成一定的影響。2.3公路邊坡巡檢目的中國的地貌相對復(fù)雜，隨著建造公路工程技術(shù)的迅猛發(fā)展與改革，公路邊坡的建造缺陷日漸明顯，其引發(fā)災(zāi)害的次數(shù)不斷增加，這對于運(yùn)營公路來說是非常不利的。所以，針對性的加強(qiáng)邊坡的檢查是十分有必要的，能夠有效的降低甚至杜絕產(chǎn)生公路邊坡災(zāi)難。如今的巡檢是采取人力進(jìn)行的，通常是通過視覺，撞擊反饋以及觸感等方法，由于公路邊坡具有非常艱難的地理條件，所以導(dǎo)致工作者在檢查高邊坡或者山路邊坡等將變得極不安全，或者可能會出現(xiàn)在檢測完部分地區(qū)之后收集的數(shù)據(jù)與實地不符合的狀況。人力檢查公路邊坡的束縛因素太多，進(jìn)而使得某些地區(qū)的微型問題到最后變?yōu)樘貏e重大的災(zāi)害類似滑坡，崩陷等，很大程度上不利于維護(hù)交通的安全以及社會的發(fā)展。如今，我國具有相對完善的公路邊坡巡檢制度，伴隨科學(xué)的進(jìn)步以及技術(shù)的飛快發(fā)展，研發(fā)及運(yùn)用邊坡巡檢養(yǎng)護(hù)信息管理系統(tǒng)軟件能夠很好的保障了高效率的工作，這些數(shù)據(jù)化智能程序的研發(fā)也將促進(jìn)邊坡巡檢的改革，其中，無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在其發(fā)展過程中將占據(jù)著不可替代的地位。采用無人飛行器作為平臺，利用分辨率高的數(shù)碼拍攝設(shè)備，結(jié)合遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)等采集小范圍，高保真，大比例尺以及真實的航測遙感數(shù)據(jù)，這便是無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)。其能夠迅速采集以及處置基本地理數(shù)據(jù)，獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)運(yùn)用正射影像的創(chuàng)作、地面模型或研究地區(qū)的測繪等方面，保障能夠?qū)崿F(xiàn)靠譜、客觀、簡潔的效果。因此，利用無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)進(jìn)行公路邊坡巡檢相對傳統(tǒng)人工公路邊坡巡檢具有快速、方便、成本低、安全等優(yōu)勢。將其在公路邊坡巡檢領(lǐng)域廣泛應(yīng)用能夠有效提高效率，減少成本，降低公路邊坡事故的發(fā)生概率，對公路邊坡災(zāi)害的預(yù)防與治理，公路的正常運(yùn)營有著重大的意義。2.4公路邊坡巡檢任務(wù)對于無人機(jī)低空拍攝公路邊坡的計劃方案展開了探索，從而制定出2種方案，分別是無人機(jī)邊坡精細(xì)巡檢以及整體巡檢。無人機(jī)邊坡巡檢影像的后期制作，其包括正射影像的形成，畸變的修整、空三加密、以及3D地形形成等內(nèi)容。對于公路邊坡是否安全的斷定須基于評價邊坡整體以及精細(xì)巡檢的結(jié)果為準(zhǔn)。對于是否準(zhǔn)確的斷定須基于人力復(fù)核無人機(jī)邊坡巡檢成果為準(zhǔn)。經(jīng)過無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在現(xiàn)實巡檢中的工作采集結(jié)果，其應(yīng)用于巡檢中獲得相應(yīng)的驗證，前景十分可觀，文章的相關(guān)結(jié)果目的在于針對如今的公路邊坡巡檢作業(yè)發(fā)揮實際的參考意義。

3無人機(jī)影像處理原理3.1無人機(jī)影像的系統(tǒng)誤差預(yù)改正對于低空影像的后期制作過程中，其中的2個重要環(huán)節(jié)便是影像的畸變改正以及空中三角測量。無人機(jī)在進(jìn)行航拍的時候使用的相機(jī)是非量測型數(shù)碼相機(jī)，其像片存在邊緣畸變，由于系統(tǒng)誤差的傳遞和積累，對影像成果有著明顯的影響，所以需對其進(jìn)行畸變差校正后才能進(jìn)行空中三角測量計算。無人機(jī)影像的畸變糾正的誤差屬于系統(tǒng)誤差，其中包括了相機(jī)的畸變差、大氣折光修正以及地球曲率修正。(1)物鏡畸變差指的是對稱以及非對稱畸變。通常僅對對稱畸變進(jìn)行修正，其能夠運(yùn)用如下的多項式來進(jìn)行改正：(3-1)式3-1中：為像主點(diǎn)為極點(diǎn)的向徑；，是像點(diǎn)坐標(biāo)畸變差改正數(shù)；，是像點(diǎn)坐標(biāo)；，是經(jīng)過畸變差改正后的像點(diǎn)坐標(biāo)；是物鏡畸變差改正數(shù)，由相機(jī)檢定時獲得，i=0，1，2。(2)在物鏡畸變差改正之后進(jìn)行大氣折光誤差改正，輻射方向的改正為：(3-2)式3-2中，是像底點(diǎn)為極點(diǎn)的向徑；f是相機(jī)主距；是折光差角；可以由地面上和高度為H處的大氣折射率計算得來。大氣折光引起的像點(diǎn)誤差隨著像點(diǎn)的輻射距離變大而變大，因此大氣折光差引起的像點(diǎn)坐標(biāo)改正值公式為：(3-3)式3-3中：，是大氣折光改正以前的像點(diǎn)坐標(biāo)。(3)以上系統(tǒng)誤差都己經(jīng)造成了物象間的中心投影關(guān)聯(lián)被損壞，對于地球曲率干擾來說，其是包含在不一樣的投影變換造成差異的因素之內(nèi)。大地水準(zhǔn)面是一個橢球面。而地圖投影采用的地面坐標(biāo)系是以平面作為水準(zhǔn)面的，當(dāng)航拍范圍較大時，這種差異就會影響到空三加密的成果精度，因此須要展開修正工作。由于地球曲率造成的像點(diǎn)坐標(biāo)在輻射方向的修正是：(3-4)公式3-4中，r是以像底店為極點(diǎn)的向徑，；H是攝站點(diǎn)航高；R是地球的曲率半徑。像點(diǎn)坐標(biāo)的地球曲率改正值為：(3-5)式3-5中：，是地球曲率改正前的像點(diǎn)坐標(biāo)。經(jīng)過物鏡畸變差改正、大氣折光改正和地球曲率改正后的像點(diǎn)坐標(biāo)為：(3-6)式中：，是經(jīng)各項誤差改正后的像點(diǎn)坐標(biāo)值；，是像點(diǎn)坐標(biāo)的量測值；，是像點(diǎn)坐標(biāo)畸變差改正數(shù)；dx，dy是由于大氣折光造成的像點(diǎn)坐標(biāo)改正值；，是由于地球曲率造成的像點(diǎn)坐標(biāo)改正值。在影像像點(diǎn)坐標(biāo)的主要系統(tǒng)誤差進(jìn)行預(yù)改正后，即可利用像點(diǎn)坐標(biāo)(x，y)進(jìn)行后續(xù)的空三加密處理。在航拍范圍很小的情況下，通常僅修正拍攝設(shè)備的物鏡畸變差。3.2空中三角測量空中三角測量能夠保障了在區(qū)域測算缺乏野外控制點(diǎn)的情況下得以擁有定向控制點(diǎn)，其指的是在進(jìn)行立體攝影測量的過程，在室內(nèi)對于數(shù)量較小的野外操控點(diǎn)展開加密的環(huán)節(jié)，對于加密點(diǎn)的高程以及平面位置進(jìn)行獲取的測量方案?？罩腥菧y量包含了模擬空中三角測量以及解析空中三角測量這2種方式。對于前者來說，其是利用全能型立體測量設(shè)備譬如多倍儀展開的測量。這種方式對于拍攝相對于的航行線路的復(fù)原為3D模型過程須在儀器上操作，對于加密點(diǎn)的選擇應(yīng)按照測圖的需求進(jìn)行，同時對其高程和平面位置進(jìn)行測算。對于航空攝影測量的過程，需要選取影像中具備的特點(diǎn)，位于室內(nèi)展開對控制點(diǎn)加密的方式。簡而言之，便是通過持續(xù)拍攝的部分重合的航攝影像，按照數(shù)量不多的野外控制點(diǎn)，采取攝影測算的方法基于實際區(qū)域的航行線路為準(zhǔn)建造相似的航線模型或區(qū)域網(wǎng)模型，進(jìn)而能夠得到高程以及平面坐標(biāo)?？罩腥菧y量可以保障了目標(biāo)地形圖具備定向的控制點(diǎn)以及相應(yīng)的參數(shù)，對于大面積區(qū)域的界址點(diǎn)以及單位模型的地面點(diǎn)的坐標(biāo)展開測定，探索與分析了近景攝影以及非地形拍攝測算。其具有一定的實際意義，包括通過遠(yuǎn)程手段便能夠測量以及判斷目標(biāo)區(qū)域的位置和形態(tài)；能夠在同一時間展開大面積的極速定位測量，大大降低了野外測算的作業(yè)難度；擺脫了通視條件的束縛；在對于平差的測算過程中能夠保障目標(biāo)地區(qū)有高且勻稱的精準(zhǔn)度，擺脫區(qū)域面積尺寸的束縛。航帶法、光束法以及獨(dú)立模型法的空中三角測量分別是空中三角測量一般經(jīng)常使用的3種方法。下文著重介紹光束法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量。光線束法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量是根據(jù)相應(yīng)的地面點(diǎn)、像點(diǎn)、投影中心點(diǎn)這3者共線作為條件，解析與計算的單元是單獨(dú)的影像，利用影像共有的點(diǎn)，將所有影像的光線連接得到一區(qū)域進(jìn)而全體進(jìn)行平差，從而能夠獲得加密點(diǎn)坐標(biāo)。中心投影的共線條件方程式是此方法的理論依據(jù)所在。利用最小二乘準(zhǔn)則，展開對由不同像點(diǎn)的坐標(biāo)觀測值得到的2個對應(yīng)的誤差方程進(jìn)行平差，進(jìn)而能夠得到三個攝影站點(diǎn)的空間坐標(biāo)和三個光線束旋轉(zhuǎn)矩陣的單獨(dú)定向參數(shù)，以此來獲取每個加密點(diǎn)的坐標(biāo)。此種方式的基本流程為：第一是明確像片外方位元素和地面點(diǎn)坐標(biāo)近似值，第二是建立誤差以及改化法方程式，第三是采取邊法化邊消元的方法以此重復(fù)分塊得到改化法方程式，第四是計算各外方位元素，第五是計算加密點(diǎn)的坐標(biāo)。該方法的主要思路是：平差的基本單元是選取一份像片構(gòu)成的一條光線來獲得，平差的數(shù)學(xué)模型選取的是中心投影的共線方程，平差條件包括了相隔像片共有的相交點(diǎn)有一樣的坐標(biāo)、控制點(diǎn)的內(nèi)業(yè)坐標(biāo)等于己知的外業(yè)坐標(biāo)，進(jìn)而能夠得到控制點(diǎn)和加密點(diǎn)的誤差方程式，從而展開全方位的平差計算，如圖3-1所示：圖3-1光束法區(qū)域網(wǎng)空三測量示意圖(1)誤差方程式和法方程式的建立平差模型以共線條件方程式為準(zhǔn)。對共線條件方程：(3-7)線性化可得誤差方程式，當(dāng)合理確定未知數(shù)的初始值后，即可列出每張像片上各控制點(diǎn)以及加密點(diǎn)的相關(guān)的誤差方程式。其具備2種未知數(shù)，分別為t以及X。t是相對于全部像片的外方位元素(每張像片有6個)相加的值，X是相對于待定點(diǎn)的地面坐標(biāo)。其誤差方程式對應(yīng)的法方程式是：(3-8)(2)改化法方程式的結(jié)構(gòu)為了更簡便的計算，能夠采用先去掉其中的1種未知數(shù)，僅對于另1種未知數(shù)展開計算。正常來說，定向未知數(shù)t的數(shù)目小于待定點(diǎn)的坐標(biāo)未知數(shù)X的數(shù)目，因此用消元法先去掉未知數(shù)X，獲取只包括定向未知數(shù)t的改化法方程式為：(3-9)(3)帶狀法方程式的解算光束法的改化法方程式(3-9)是具備了大量元素的帶狀矩陣。倘若要對其進(jìn)行直接計算將會變得十分麻煩，并且消耗很多工作單元。所以更便捷的方式應(yīng)選取循環(huán)分塊法進(jìn)行計算，最終可得一次消元后的改化法方程式：(3-10)利用式(3-10)的特點(diǎn)，直接采用邊法化邊消元的循環(huán)分塊解算方法，只占用（m*n）個子塊的存儲單元，借助計算機(jī)即可完成改化法方程式的求解。將改化法方程式未知數(shù)系數(shù)陣按分塊矩陣的子矩陣，求逆再將第二張像片法化，重復(fù)這兩個過程，直至剩下(m*n)塊為止，最后只對（m*n）的方陣求逆，可以得出t的通用公式為：(3-11)式中：i表示像片編號：、均可從外存儲器中調(diào)入內(nèi)存進(jìn)行計算，這樣即可求出全區(qū)域中所有像片的外方位元素的改正數(shù)。再根據(jù)式(3-8)可以求得待定點(diǎn)地面坐標(biāo)改正數(shù)的公式：(3-12）（4)像片方位元素和特定點(diǎn)地面坐標(biāo)的解算將式(3-11)計算得到的方位元素改正數(shù)，加上方位元素的初始值，可得像片方位元素的最后值；將式(3-12)計算出的待定點(diǎn)地面坐標(biāo)改正數(shù)，加上待定點(diǎn)地面坐標(biāo)的初始值，可得待定點(diǎn)地面坐標(biāo)的最后值。

4無人機(jī)公路邊坡巡檢方案4.1無人機(jī)低空影像獲取流程圖4-1榮鑫源喀喇昆龍山完整地形圖數(shù)據(jù)，圖4-2榮鑫源喀喇昆龍山地形圖數(shù)據(jù)為本次無人機(jī)測區(qū)，即新疆公路邊坡的基本地形情況。圖4-1榮鑫源喀喇昆龍山完整地形圖數(shù)據(jù)圖4-2榮鑫源喀喇昆龍山地形圖數(shù)據(jù)根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w地形地貌，設(shè)計如下無人機(jī)飛行的操作流程：①飛行前準(zhǔn)備工作：首先，在相關(guān)的一些無人機(jī)配套應(yīng)用軟件的地圖上選擇一個區(qū)域最為無人機(jī)的飛行區(qū)域范圍。其次，相關(guān)技術(shù)作業(yè)人員得到任務(wù)以后，便可直接打開無人機(jī)相關(guān)的配套應(yīng)用軟件并且導(dǎo)入數(shù)據(jù)之后就可以得到指定的飛行區(qū)域，無人機(jī)航飛拍攝作業(yè)主要有兩種方式，其中一種是不需要相應(yīng)的控制點(diǎn)，另外一種則是需要相應(yīng)的控制點(diǎn)。自接到指定的飛行區(qū)域范圍之后，倘若是不需要相關(guān)控制點(diǎn)的飛行作業(yè)，便可直接在指定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行航線規(guī)劃操作。如圖4-3中所示，黑色線內(nèi)是指定的飛行區(qū)域，可在此處直接對航線進(jìn)行規(guī)劃操作。圖4-3飛行區(qū)域接到指定飛行區(qū)域后，倘若是需要控制點(diǎn)的飛行作業(yè)，則需要在指定飛行區(qū)域內(nèi)，均勻地布設(shè)一些相應(yīng)的控制點(diǎn)。如圖4-4所示。圖4-4包含控制點(diǎn)的飛行區(qū)域②對飛行作業(yè)區(qū)域進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置以及航線規(guī)劃依據(jù)所選定的區(qū)域范圍，設(shè)置相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)后，便可以自動地進(jìn)行相關(guān)航行線路的計劃與調(diào)整。③無人機(jī)飛行流程中的操作在無人機(jī)起飛前，對無人機(jī)與控制手部利用藍(lán)牙進(jìn)行聯(lián)調(diào)操作，并把之前設(shè)定規(guī)劃好的飛行路線上傳至無人機(jī)，然后無人機(jī)起飛，開始進(jìn)行拍攝直至拍攝完整個飛行區(qū)域。4.2影像處理流程無人機(jī)低空測量的另一項關(guān)鍵工作便是數(shù)據(jù)處理，它包含了影像的預(yù)處理、影像匹配、測算自動空中三角、檢查拍攝設(shè)備高精度、DSM/DEM的自動提取、DOM的產(chǎn)生以及無縫拼接影像等關(guān)鍵技術(shù)[27]。數(shù)據(jù)處理流程圖如圖4-5所示。圖4-5無人機(jī)低空測量數(shù)據(jù)處理流程圖圖4-6無人機(jī)獲取影像圖4-7POS點(diǎn)數(shù)據(jù)圖4-8像控點(diǎn)圖4-6到4-8為進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時用到的已知數(shù)據(jù)圖像。本文采用Photoscan軟件進(jìn)行無人機(jī)數(shù)據(jù)處理。具體操作步驟為，打開Photoscan軟件、添加35張無人機(jī)獲取到的照片到項目、對齊照片、建立密集點(diǎn)云、生成三維網(wǎng)格、生成網(wǎng)格紋理。操作過程及結(jié)果如圖4-9到4-24。圖4-9添加圖片圖4-10對齊圖片圖4-11處理過程圖4-12建立密集點(diǎn)云圖4-13密集點(diǎn)云圖圖4-14生成三維網(wǎng)格圖4-15三維網(wǎng)格成果圖1圖4-16三維網(wǎng)格成果圖2圖4-17三維網(wǎng)格成果圖3圖4-18三維網(wǎng)格成果圖4圖4-19生成紋理圖4-20紋理成果圖圖4-21建立TiledModel圖4-22TiledModel成果圖圖4-23生成DOM圖4-24DEM模型圖為了能夠得到產(chǎn)生帶地理坐標(biāo)同時能夠?qū)OM進(jìn)行測算，需要先提前進(jìn)行影像勻光勻色、自動鑲嵌、空中三角測量、單片正射糾正等的操作，進(jìn)而才能夠運(yùn)用到精準(zhǔn)的電子導(dǎo)航、輔助檢查與電線3D模型的重新建立等?？罩腥菧y量作為航攝測算的數(shù)據(jù)處理流程中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)，其精度很大程度上決定了DOM的精準(zhǔn)程度。1）傳統(tǒng)空中三角測量。其是在室內(nèi)完成對于極少的控制點(diǎn)的加密流程，以獲取其平面位置和高程的測算方式。以往的空中三角測量的流程包括了航帶間轉(zhuǎn)點(diǎn)、內(nèi)定向、區(qū)域網(wǎng)平差、模型連接、相對定向等的環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)空中三角測量作為經(jīng)常使用的方法之一，然而其卻具備相應(yīng)的束縛條件，對于航帶內(nèi)的重疊度超過五分之三，航帶間超過十分之三。重疊度大致相同，具有穩(wěn)定的影像姿態(tài)，一般來說，航空拍攝的地區(qū)形狀類似于矩形。對于電力線的航空拍攝區(qū)來說，便不是一種現(xiàn)狀而是一條線路，線路分貝位于電力線的兩側(cè)的2條來回線路。由于拍攝設(shè)備受到像幅尺寸的束縛，加上為了規(guī)避風(fēng)險而沒有在電力線正上方展開拍攝，因此造成重疊度不完整，尤其是飛行器在進(jìn)行拐彎的時候更加難以保持穩(wěn)定。根據(jù)以往的空中三角測量，其操作非常困難，很難實現(xiàn)自動尋找影像間同名點(diǎn)，因此也須大量的人手。2）智能空中三角測量。為了能夠高效率的作業(yè)，制定出巡檢攝影測量中影像加密難題的解決措施，文章采取了智能空中三角測量處理的方式。這種方式的過程有連接點(diǎn)自動匹配、自動工程建立、控制點(diǎn)量測、影像預(yù)處理、區(qū)域網(wǎng)以及自由網(wǎng)平差等。處理流程如下：①自動工程建立。對相機(jī)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，增加影像，按照影像記錄的GPS數(shù)據(jù)，自動建立空三工程。②影像預(yù)處理。批量處理需要的影像，處理流程包含影金字塔影像建立、特征點(diǎn)提取、像信息增強(qiáng)處理等。③連接點(diǎn)自動匹配。處于金字塔影像的至高層，采取測區(qū)中各影像的近似外方位元素，加上高程面的最大與最小值，對地理范圍展開計算；找出主片和待匹配片后，采取仿射不變特征匹配明確初始相對關(guān)聯(lián)，利用二維透視變換幾何關(guān)系。采用RANSCA算法和二維透視變換，得到靠譜的幾何關(guān)系參數(shù)；在金字塔影像下一級，開啟對于多物方約束的多窗口灰度匹配。用一張影像作為主片，提取多尺度Harris特征，再選取本片在高程范圍內(nèi)進(jìn)行物方約束的多片匹配，根據(jù)最大的相關(guān)系數(shù)、最大與第二大相關(guān)系數(shù)的比例和位置關(guān)系確定最終的匹配點(diǎn)；在本級進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)平差，按照平差后的像點(diǎn)殘差，去掉錯誤匹配點(diǎn)。檢查像點(diǎn)能否勻稱的分配在各影像上，假使不勻稱，得到新的連接點(diǎn)，在此進(jìn)行平差；對原始影像采用多物方約束的多窗口灰度匹配。與上述相同，選取一張影像當(dāng)成主片，提取多尺度Harris特征，運(yùn)用物方高程信息進(jìn)行多片匹配，同時選擇不同窗口大小展開多次匹配，根據(jù)最大相關(guān)系數(shù)，最大與第二大相關(guān)系數(shù)的比例和位置關(guān)系確定最終的匹配點(diǎn)。最終選擇最小二乘匹配得到精度更高的像點(diǎn)位置。④自由網(wǎng)平差。將整個測區(qū)歸化到統(tǒng)一的坐標(biāo)系下，解算測區(qū)內(nèi)影像間的相對位置關(guān)系。⑤控制點(diǎn)量測。自動布設(shè)控制點(diǎn)，獲取外業(yè)坐標(biāo)后，在影像上人工量測位置。⑥區(qū)域網(wǎng)平差（光束法）。以中心投影的共線方程作為平差的數(shù)學(xué)模型，列出控制點(diǎn)和加密點(diǎn)的誤差方程式，進(jìn)行光束法全區(qū)域平差計算，算出每張像片的外方位元素和加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)。DEM、DOM以及制作流程如下文：DEM是將地形表面形態(tài)的數(shù)字化表達(dá)，在測繪以及環(huán)境與規(guī)劃中都有廣泛的應(yīng)用。本文使用機(jī)載LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)