基于无人机测绘的地理信息定位技术研究

    卢何晔 吉加惠

    

    

    

    【摘?要】本文分析了一种基于三角测量的无人机测绘地理信息定位方法。将无人机采集的影像进行拼接、几何纠正、配准和融合，建立无人机测绘的地理信息定位坐标。在此基础上，利用误差方程公式计算地理信息定位的地面控制点，将控制点向量坐标当作带权虚拟的观测值，根据地理信息控制点进行分类，选取清晰的无人机影像和定位标志，计算三角测量的无人机测绘地理信息定位的平均值和均方差，实现无人机测绘的地理信息定位技术。实验结果表明，提出方法不仅可以获得高分辨率的地理信息影像，还可以提高地理信息定位的准确性。

    【关键词】无人机测绘;地理信息;定位技术

    Research on Geographic Information Location Technology Based on UAV Mapping

    Lu He-ye，Ji Jia-hui

    （Jiangsu Suzhou Geological Engineering Investigation Institute?Suzhou?Jiangsu?215129）

    【Abstract】This paper analyzes a method based on triangulation for geographic information mapping of UAV mapping. The images acquired by the drone are spliced， geometrically corrected， registered and fused， and the geographic information positioning coordinates of the UAV mapping are established. On this basis， the ground control point of geographic information location is calculated by the error equation formula， and the vector coordinate of the control point is regarded as the virtual observation value， and the geographic information control points are classified to select clear drone images and positioning marks. Calculate the average and mean square error of the geographic location of the unmanned aerial surveying and mapping of the drone， and realize the geographic information localization technology of the UAV mapping. The experimental results show that the proposed method can not only obtain high-resolution geographic information images， but also improve the accuracy of geographic information positioning.

    【Key words】UAV mapping; geographic information; positioning technology

    無人机测绘地理信息定位技术作为一种新型的技术得到了广泛的使用。它可以利用无人机遥感系统搭建无人机平台，并对地理信息进行定位。无人机的起飞方式有直升式和滑翔式等，降落方式有滑降和伞降等。无人机的动力来源有油能和电能。航线的设计和导航系统是无人机测绘的控制核心。无人机测绘地理信息技术被广泛应用在众多测绘部门，并起到重要作用。作为一种新的地理信息定位技术，需要结合实际情况和需求，实现无人机技术在地理信息定位中的应用。

    1. 无人机测绘的地理信息定位技术

    1.1?无人机遥感技术图像影像拼接。

    （1）利用无人机遥感技术可以分析影像的分辨率，通过像元的大小和相机的焦距，计算出比例尺对无人机飞行的高度要求。无人机遥感技术的像幅小，影像数据多，是低空遥感技术。若想得到完整的地理区域影像，需要对图像进行拼接测绘。无人机自身较轻，在低空飞行时会受到周围的气流影响，导致飞行不稳定，故需对无人机影像进行拼接、几何纠正、配准和融合。

    （2）通过对地理信息的查询获得一些无人机影像，再把所有获得的无人机影像拼接起来可以得到区域的完整影像。无人机影像拼接是无人机测绘地理信息定位技术的研究热点。地理地形图和分辨率高的遥感图可以获取到标准的无人机影像。将标准的影像纠正后放到对应的地理图像空间中，选择无人机影像和标准的图像进行同名控制，并利用控制点的数据对无人机影像几何变化数学模拟，建立无人机测绘图像和地理信息之间的关系，实现了无人机测绘影像的几何纠正，并且赋予了地理信息的定位。对地理信息的查询采用同一图像，确保了无人机测绘地理影像重叠的正确性。

    1.2?构建无人机测绘图像的地理信息坐标。

    （1）将上述融合后的影像按地理坐标的信息进行镶嵌，获得全景图。利用GDAL数据转换库（库中包含像素和地理坐标的转换函数），将无人机测绘影像的地理信息坐标进行镶嵌处理，并对其过程进行简化，可以提高图像的拼接效率。地理影像重叠区域不经过处理，直接将后一幅图像覆盖在前一幅图像上，此时，图像的边界会出现错位现象。图像错位的原因是无人机遥感技术拍摄时不垂直，或者无人机镜头变形等，导致无人机拍出的影像像素不均匀无法准确获取地理信息的定位。

    （2）为了消除视觉上的错觉，对重叠区域进行处理，将对角线当作拼接线，在拼接线两端选择一定的宽度进行操作，并输出图像。

    1.3?三角测量的无人机测绘地理信息定位技术。

    在获取到地理信息坐标的基础上，利用误差方程公式计算地理信息定位的地面控制点。将控制点向量坐标当作带权虚拟的观测值，根据地理信息控制点进行分类。选取清晰的无人机影像和定位标志，计算三角测量的无人机测绘地理信息定位的平均值和均方差。最终实现无人机测绘的地理信息定位技术。对地理信息控制点进行分类，可以分为高程控制点和平面控制点等。在无人机测绘实际采集地理信息过程中，选取清晰的无人机影像和定位标志，例如道路交叉口、田地界线、河流等。对无人机影像处理时，影像与实际地理信息有差异现象，需分析三角测量的无人机测绘地理信息定位的平均值和均方差。

    2. 實验结果与分析

    （1）实验采用内存为2GB的计算机，实验的编程环境为MicrosoftVisualC++，利用无人机测绘出一个地面图像，并对其进行局部放大，识别各部分地表之间的关系，并对每一部分的地理信息进行定位，如图1、图2所示。

    （2）分析图1和图2可知，无人机测绘的地理信息技术可以采集图像，并在图像中提取地理信息。从图中可以看出各部分地表之间的紧凑关系，视觉效果较好。利用图像的观测点、地理坐标等条件对无人机测绘地理信息定位技术的准确性进行对比实验。在分析无人机测绘地理信息定位技术准确性的基础上，进一步对获取到地理信息的图像分辨率进行实验，测试是否能清晰分辨出地理信息的具体位置，测试对比如图3、图4所示。

    （3）分析图3、图4可知，本文方法中1～3号图的分辨率为60%;4号图的分辨率为50%;5～7号图的分辨率为70%;8号图的分辨率为60%;8幅图的分辨率在50%～70%。文献[5]方法中1，3～6号图的分辨率为30%;2号图的分辨率为40%;7号图的分辨率为35%;8号图的分辨率为40%;8幅图的分辨率在30%～40%之间。实验结果对比得知，提出方法地理信息影像的分辨率较高，可以清晰地获得地理信息的具体位置。

    3. 结束语

    综上所述，在最近几年中，无人机遥感技术成了十分热门的技术被应用在测绘工程中，对提高测量工作结果的准确性有着重要的作用。本文利用无人机测绘对地理信息进行定位研究，测绘出地面图像，并对其进行局部放大，识别各部分地表之间的关系。利用图像的观测点、地理坐标等条件分析无人机测绘地理信息定位技术的准确性。在分析无人机测绘地理信息定位技术准确性的基础上，进一步对获取到地理信息的图像分辨率进行测试，得出本文方法对地理信息定位的准确性较高且获取的图像分辨率较高。

    参考文献

    [1]?张志辉，罗玉凤.无人机遥感技术在测绘工程测量中的应用分析[J].科技风，2019（08）：115+122.

    [2]?周小杰，胡振彪，乔新.无人机倾斜摄影技术在大比例尺地形图测绘中的应用[J].城市勘测，2019（01）：63～66.

    [3]?关毅.虚拟测量在无人机测绘成果中的应用[J].中外企业家，2019（02）：131.

    [4]?赵钧儒，李垒，张明杰.测绘工程测量中无人机遥感技术的应用研究[J].建材与装饰，2018（42）：208～209.