數字測圖實(shí)訓中低空攝影測量技術(shù)的運用論文
無(wú)論在學(xué)習或是工作中，大家都不可避免地會(huì )接觸到論文吧，論文是討論某種問(wèn)題或研究某種問(wèn)題的文章。寫(xiě)起論文來(lái)就毫無(wú)頭緒？以下是小編整理的數字測圖實(shí)訓中低空攝影測量技術(shù)的運用論文，僅供參考，大家一起來(lái)看看吧。
摘 要：
近些年來(lái)，隨著(zhù)我國的經(jīng)濟迅速發(fā)展，各類(lèi)地理信息庫的更新加快，對土地利用現狀的實(shí)時(shí)監測變得越來(lái)越重要。對接行業(yè)最新發(fā)展，在數字測圖課程實(shí)訓環(huán)節，在加強地面數字測圖技術(shù)的同時(shí)，將低空攝影測量技術(shù)引入，對課程內容進(jìn)行改革，使得學(xué)生能夠在畢業(yè)之后，以最快的速度適應崗位，培養出能夠與企業(yè)一線(xiàn)對接的技術(shù)人才。
關(guān)鍵詞 :
無(wú)人機；攝影測量；數字測圖；
一、研究背景和意義
進(jìn)入到21世紀，我國的經(jīng)濟迅速發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域的信息化建設都在加快，由此導致各類(lèi)地理信息庫需要更新，對土地利用情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，制作地理信息專(zhuān)題圖。而傳統的大比例尺地形圖測繪多采用接觸式數據采集方式，在小范圍內、GNSS衛星信號弱或有遮擋的地方，用大地測量?jì)x器經(jīng)緯儀、全站儀等通過(guò)導線(xiàn)測量的方法進(jìn)行首級圖根控制網(wǎng)的布設，采用極坐標法、交會(huì )法等進(jìn)行圖根控制點(diǎn)的加密，然后使用全站儀配備棱鏡桿(困難地段采用無(wú)棱鏡或者粘貼反射片)對地物、地貌特征點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地數據采集。在范圍比較大、空曠的地帶，采用GNSS接收機按照靜態(tài)測量模式布設首級圖根控制點(diǎn)，用GNSS-RTK快速靜態(tài)模式(控制點(diǎn)測量)進(jìn)行圖根控制點(diǎn)的加密，使用GNSS-RTK點(diǎn)測量模式采集地形特征點(diǎn)。接觸式數據采集方式是單點(diǎn)測量模式，需要測量工作人員到達每一個(gè)碎部點(diǎn)，逐點(diǎn)采集數據，人員需求量大、作業(yè)成本高、工作效率低下，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足人們生產(chǎn)、生活的需求。由此，探索更加靈活、方便、迅速的數字測圖方法是很有必要的。近些年來(lái)，隨著(zhù)無(wú)人機技術(shù)發(fā)展，對基于無(wú)人機低空攝影測量技術(shù)制作大比例尺數字正射影像圖的需求不斷增加，無(wú)人機低空攝影測量作為新興的測繪方法已得到廣泛的應用[1]。
利用無(wú)人機采用低空攝影測量技術(shù)進(jìn)行野外數據采集又叫航片(橡片)數字采集，是非接觸式采集方式。無(wú)人機的機動(dòng)靈活，在相對于地表的1?000m以下飛行，飛行成本低等優(yōu)點(diǎn)，使得采用無(wú)人機獲取高分辨率的影像數據，利用空三加密的方式進(jìn)行影像校正，生成數字正射影像圖，輸出4D產(chǎn)品。由于無(wú)人機飛行高度低以及傾斜攝影測量技術(shù)的發(fā)展，其數字線(xiàn)劃圖(DLG)滿(mǎn)足大比例尺數字測圖規范的要求。無(wú)人機低空攝影測量技術(shù)是一種高效獲取地理信息的新途徑新方法，將其應用到數字測圖實(shí)訓中已經(jīng)成為一種必然趨勢[2]。
二、數字測圖系統
數字測圖是以數字的形式表達地形特征點(diǎn)的集合形態(tài)，其實(shí)質(zhì)是一種全解析機助測圖方法[3]。數字測圖系統以計算機為核心，在外接輸出、輸入設備的軟硬支持下，對地球空間數據進(jìn)行采集、輸入、處理、成圖、輸出、管理的系統。數字測圖主要由地形數據采集、數據處理與成圖和成果與圖形輸出三部分組成。圍繞這三個(gè)部分，根據硬件配置、數據采集作業(yè)方式、數據處理方法、圖形成果輸出等內容的不同，產(chǎn)生多種數字測圖系統。
按照數據采集作業(yè)方式，一般區分為原有紙質(zhì)地圖矢量化數字成圖系統、航測像片矢量化數字成圖系統、地面數字測圖系統。原有紙質(zhì)地圖矢量化數字成圖系統是根據現有紙質(zhì)、膠片等地形圖經(jīng)過(guò)掃描和幾何糾正以及色彩校正后，形成在內容、幾何精度和色彩上與地形圖保持一致的柵格數據集，就是數字柵格地圖(DRG)。地圖地理內容、外觀(guān)視覺(jué)式樣與同比例尺地形圖一樣。航測像片矢量化數字成圖系統則是利用航空像片或遙感影像，經(jīng)過(guò)像元糾正，按圖幅范圍裁切生成的影像數據，就是數字正射影像圖(DOM),最后將數字正射影像圖在數據處理軟件的參與下，生成數字線(xiàn)劃圖(DLG)。數字線(xiàn)劃圖是在現有地形圖上基礎地理要素分層存儲的矢量數據集。地面數字測圖系統是指利用測量?jì)x器設備全站儀、GNSS接收機、鋼卷尺等直接到野外采集地形特征點(diǎn)數據，配合現場(chǎng)草圖，經(jīng)過(guò)數據傳輸，將采集的數據傳輸到計算機，在數據處理軟件里編輯成圖，最后輸出地形圖成果。
三、低空攝影測量技術(shù)
無(wú)人機低空攝影測量系統基本構成包括：無(wú)人機飛行器平臺系統、傳感器系統、飛行控制系統、地面監控系統、地面保障系統五部分[4]。
無(wú)人機利用無(wú)線(xiàn)電遙控器和航線(xiàn)設置程序進(jìn)行無(wú)人駕駛控制操縱。在其平臺系統搭載數碼相機進(jìn)行像片拍攝和記錄，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)進(jìn)行影像的同步傳輸，從而實(shí)現實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地對地理信息調查監測。跟傳統的航天攝影測量相比，無(wú)人機攝影測量系統具有視野清晰、數據采集精度高、成本低、效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)境保護、環(huán)境監測、土地利用現狀監測、交通、氣象、軍事等行業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應用。在測繪行業(yè)方面，主要利用在大比例尺地形圖測繪、地籍權屬調查、城市規劃等工作中[5]。
無(wú)人機低空攝影測量技術(shù)通過(guò)數字正射影像圖制作大比例尺地形圖，將作業(yè)流程分為技術(shù)方案設計、外業(yè)數據采集、內業(yè)數據處理空三加密、內業(yè)線(xiàn)劃圖并野外調繪、成果輸出與資料整理共五個(gè)階段。其中低空攝影測量技術(shù)方案設計主要有：任務(wù)概述、作業(yè)區地然地理概況、已有資料收集、方案設計依據、項目進(jìn)度安排、技術(shù)實(shí)施方案等，外業(yè)數據采集有：GNSS-RTK像控點(diǎn)數據采集和無(wú)人機低空攝影測量?jì)刹糠謨热�。內業(yè)數據處理主要先完成立體像片空三加密工作，然后進(jìn)行內業(yè)線(xiàn)劃圖的制作，同時(shí)完成外業(yè)調繪工作，在以上工作完成之后，最后進(jìn)行成果輸出和資料整理，整個(gè)過(guò)程始終堅持過(guò)程檢查，過(guò)程檢查通過(guò)后，最終檢查，修改存在問(wèn)題，經(jīng)復核、檢查后，提交成果資料[6]。
四、數字測圖課程設計
《數字測圖技術(shù)》是高等職業(yè)教育3年制工程測量技術(shù)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)核心技能課程，《工程測量員》測繪行業(yè)職業(yè)資格的證書(shū)課程之一，《數字測圖技術(shù)》在工程測量技術(shù)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)體系中占有重要地位，也是其他測繪類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的骨干課程，是學(xué)生學(xué)習專(zhuān)業(yè)知識，獲取新知識和能力的重要課程。該課程的主要任務(wù)是：講授數字測圖技術(shù)的系統構成；數字測圖技術(shù)的作業(yè)過(guò)程；1:500數字測圖的技術(shù)設計；大比例尺數字測圖的外業(yè)工作；培養學(xué)生布設圖根控制網(wǎng)；控制測量加密圖根點(diǎn)；全站儀碎部點(diǎn)數據采集；網(wǎng)絡(luò )GNSS-RTK測量碎部點(diǎn)；無(wú)人機低空攝影測量數據采集；三維激光掃描儀掃描斷面及土方量；大比例尺數字測圖內業(yè)數據處理；數字地形圖檢查驗收與技術(shù)總結；數字地形圖基本信息查詢(xún)；斷面圖的繪制；土方量計算等。使學(xué)生擁有利用GNSS接收機、全站儀、無(wú)人機、三維激光掃描儀等儀器設備在工程勘察設計、地籍測量、房產(chǎn)測量、城市管網(wǎng)測量、控制測量、地形圖測繪、工程施工測量、工程變形監測、線(xiàn)路與橋隧測量、地理信息系統管理等方面工作的能力。
《數字測圖技術(shù)》是一門(mén)實(shí)踐性很強的課程，在整個(gè)課程的教學(xué)過(guò)程中分為課程任務(wù)設計、單項技能訓練、綜合性技能訓練以及頂崗實(shí)踐四個(gè)環(huán)節，體現學(xué)生在學(xué)校學(xué)習與實(shí)際工作的一致性。以工程生產(chǎn)項目為載體設計課程學(xué)習項目，內容來(lái)源于真實(shí)的項目；以工程生產(chǎn)項目的工作過(guò)程為主線(xiàn)安排課程內容，體現真實(shí)的流程。通過(guò)崗位職業(yè)能力分析，根據《數字測圖技術(shù)》課程標準，制定項目行動(dòng)領(lǐng)域及典型工作任務(wù)。將數字測圖技術(shù)課程教學(xué)內容進(jìn)行分解，將具體任務(wù)進(jìn)行知識點(diǎn)、技能點(diǎn)分解，共有知識點(diǎn)22個(gè)，技能點(diǎn)32個(gè)。該課程的重點(diǎn)為地面數字測圖技術(shù)，即利用全站儀、GNSS接收機進(jìn)行野外數據采集，然后將采集的數據導入電腦，在計算機軟件的支撐下，完成地形圖的繪制工作。難點(diǎn)為基于影像的數字測圖技術(shù)，即以航空像片或衛星像片作為數據來(lái)源，利用攝影測量和遙感的方法獲得測區的影像并構成立體像對，在解析測圖儀上采集地形特征點(diǎn)并自動(dòng)傳輸到計算機中或直接用數字攝影測量方法進(jìn)行數據采集，用軟件進(jìn)行數據處理，自動(dòng)生成數字地形圖，最后由數控繪圖儀輸出地形圖。
針對教學(xué)重點(diǎn)，通過(guò)數字測圖技術(shù)設計書(shū)的編寫(xiě)、GNSS-E級首級圖根控制測量、GNSS-RTK圖根控制點(diǎn)加密、全站儀導線(xiàn)測量圖根控制點(diǎn)加密、GNSS-RTK對(路燈、電桿、井蓋等)獨立地物碎部點(diǎn)的采集、GNSS-RTK對測區高程點(diǎn)(陡坎、斜坡等)的采集、全站儀對房屋及附屬物的測量、全站儀對(林地、草地、運動(dòng)場(chǎng)等)地物的測量、南方CASS成圖軟件的安裝、地物的繪制、等高線(xiàn)的生成及修剪、地形圖的整飾共5個(gè)任務(wù)，13個(gè)子任務(wù)，50課時(shí)的內外業(yè)實(shí)訓項目設置，以校園綜合實(shí)訓場(chǎng)為支撐，加強地面數字測圖技術(shù)的學(xué)習，使得學(xué)生能夠熟練掌握利用全站儀、GNSS接收機進(jìn)行野外數據采集并通過(guò)南方CASS軟件實(shí)現內業(yè)成圖的基本流程。
針對教學(xué)難點(diǎn)，通過(guò)GNSS-RTK像控點(diǎn)的設置及數據采集、無(wú)人機飛行路線(xiàn)設置及數據采集、全站儀測量斷面控制點(diǎn)及拐點(diǎn)、三維激光掃描儀掃描斷面數據、航天遠景制圖軟件內業(yè)數據處理(基于Pix4D mapper全數字系統空中三角測量、采集地形特征點(diǎn)并生成線(xiàn)劃圖(DLG))、三維激光掃描數據的(預處理及特征點(diǎn)提取、數據拼接及數據過(guò)濾)共4個(gè)任務(wù)，8個(gè)子任務(wù)，30課時(shí)的內外業(yè)實(shí)訓項目設置，以地理信息綜合實(shí)訓機房為基礎，加強基于影像的數字測圖技術(shù)的學(xué)習，使得學(xué)生能夠了解以無(wú)人機低空攝影測量像片矢量化生成地形圖以及通過(guò)三維激光掃描儀進(jìn)行三維建模的基本流程。
五、結語(yǔ)
近些年來(lái)，隨著(zhù)衛星導航定位、攝影測量與遙感、計算機、網(wǎng)絡(luò )通信、圖像處理等技術(shù)日新月異的快速發(fā)展，使得測繪行業(yè)在數字測圖方面的數據采集方式有了很大的改變，基礎地理信息數據的獲取方法越來(lái)越多，采集數據的準確性，成圖效率越來(lái)越高。
現代測繪科學(xué)技術(shù)已經(jīng)向著(zhù)數字化、自動(dòng)化、智能化的方向發(fā)展，全文以大比例尺地面數字測圖為主線(xiàn)，在闡述全站儀、GNSS-RTK等野外數據采集方式的同時(shí)，對無(wú)人機攝影測量技術(shù)在數字地形圖數據采集方面的內容進(jìn)行了重點(diǎn)設計。滿(mǎn)足當前高職類(lèi)工程測量技術(shù)、測繪地理信息技術(shù)等專(zhuān)業(yè)在數字測圖課程教學(xué)的需要。
本文通過(guò)將低空攝影測量技術(shù)引入數字測圖實(shí)訓環(huán)節，對課程內容進(jìn)行改革，對接行業(yè)最新發(fā)展，加入低空攝影測量技術(shù)環(huán)節，使得學(xué)生能夠在畢業(yè)之后，以最快的速度適應崗位，培養出能夠與企業(yè)一線(xiàn)對接的技術(shù)人才。
參考文獻
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