无人机航空摄影测量在困难地区的应用

无人机航空摄影测量在困难地区的应用

史乐生

义马豫西地质工程有限公司河南省三门峡义马市472300

摘要：当传统全野外数据采集法测绘地形图，受各方面环境影响，不便直接进入作业区开展测绘时；当载人航空摄影测量因成本高度，受环境影响等原因，不具备飞行条件时，无人机航空摄影测量显示了极强的适应性。鉴于此，本文对无人机航空摄影测量在困难地区的应用进行了分析探讨。

关键词：无人机；航空摄影测量；困难地区地形图

一、无人机航空摄影测量系统概述

无人机航空摄影测量系统融合了多种先进的技术类型，因而表现出了很多的应用优势，主要有体积小、重量轻、精度高、反应迅速、飞行条件低成本低等技术特点。航空摄影测量系统，由于搭载了最新的摄影技术，可以将影像的分辨率控制在0.05—0.2M之间，进而有效的满足1：500—1：2000的比例尺的地理测量要求。随着无人机系统技术的不断成熟，这一系统的影像获取能力得到了大大的提升，每架飞机一天之内可以完成接近60平方公里的野外地形测量工作，使得短时间内完成大面积的航空摄影测量工作也成为现实，并且整个飞行系统受到云层的干扰和影响较小。无人机航空摄影测量系统已成为卫星遥感传统航空遥感的有效补充，提高了遥感技术在小范围、零星区域完整获取数据的水平和能力，满足了工程更高精度要求。

该系统已经形成了一整套适时快速的工作模式，各个系统的配合也日趋完善。其中无人机的动力系统主要是采用燃油系统或电动装置。航空摄影测量系统及飞控系统是整个系统的重要组成部分，成为完成工程任务要求的技术指标并实现完整覆盖。无人机飞行发射，有弹射架辅助弹射、车载弹射和滑跑助力等方式，而降落时可采用伞降或滑降，不同机型设备有着不同的要求，具有各自优缺点，根据环境不同要求，可选择合适的装备。

二、作业需注意的重要环节

1、像控点测量

按照新一代数字航空摄影测量解算软件MAPAT3.2要求，进行区域网布点。航空摄影测量像控点地面标志宜采用圆形标志，直径为1.0m，布设时使用白色涂料或油漆附着于地面，点位周围无草木遮挡，颜色及标志中心清晰明亮，与周围的地面反差最大。如图1。

像控点的平面位置和高程采用LeicaRTK双频接收机测量。解求坐标转换参数时重合点大于5点，均匀分布并覆盖布设测量区域，平面坐标转换的残差绝对值小于2cm。

2、无人机航空摄影

无人机具有可靠性高、飞行场地适应性强、飞行姿态平稳、航片质量高、维护便捷、成本低等优点。本次航摄采用NikonD800数码相机，相机镜头焦距为35mm，其像元尺寸为4.88um，图像分辨率为7360×4912像素。

本项目飞行航高约800m。航飞面积约35km2。根据摄影区域地形情况、起飞场地情况以及摄影分辨率要求等要素，使用无人机低空遥感系统自带程序进行自动航线设计。按照数码航测新型解算理论（多基线自动空三解算）要求，航线设计为航向重叠75%～85%，旁向重叠45%～55%。共飞行26条航线。本工程航迹总图如图2。

具体飞行时间是在飞行日的正午期间，以减少高差阴影。航摄时起飞和降落的地面风力为1～2级，空中飞行的风力为不大于4级。空气能见度良好。实际航摄影像覆盖，航向覆盖超出摄区边界线大于两条基线；旁向覆盖超出摄区边界线大于像幅的50%。像片航向重叠度均大于80%，旁向重叠度均大于45%。旋偏角小于15°。影像无重影、虚影。影像反差适中、层次丰富、能辨别与摄影比例尺相适应的细小地物影像，满足外业全要素精确调绘和室内判读的要求。影像色彩饱和度适中，无暗影和光晕。

3、航测调绘

本次调绘采用全野外调绘法，使用影像图进行调绘。调绘工作是保证地形图地理精度的主要环节。调绘作业做到走到、看到、问到、判读准确、描绘清晰、符号运用恰当，注记准确无误，以保证调绘质量。调绘完成后进行幅幅相接，接边后调绘人员注明接边情况和签名。

4、图根控制测量和参考点测量

为进一步提高地形图质量，本项目施测了大量地形、地貌点，供内业处理数据时参考。这些点使用NikonDTM530型全站仪施测。图根控制点采用RTK测量，测绘方法与像控点测绘方法相同，可做为加密控制点或检校点使用。

三、质量检查

地形图测量结束后，按地形图施测的精度要求，对明显地物点进行了随机抽样实测检查。将抽样实测的坐标和高程与地形图中地物点的坐标和高程进行比较统计，统计的结果见表1。

四、应用展望

1、防灾救灾与应急测绘

无人飞行器以其机动、灵活、高分辨率等优势，针对地震、滑坡、泥石流、防汛等重大自然灾害和复杂地理环境及极端气候条件下的监测及数据获取。可实现12小时内到达测区，24小时内完成影像的获取和处理。为防灾救灾等应急测绘提供第一手准确资料。

2、新农村、小城镇建设及影像地籍

当前，随着小城镇建设的进一步深化和新农村建设的发展，大量布局分散的中小城镇及广大乡村需要有相应的测绘手段提供保障服务。由于执行这类航摄任务的手续繁杂、周期较长、成本费用高、经济效益不好，航摄影像利用率低现有的航空摄影专业单位一般不愿承担这类分散的小面积任务，无人机航空摄影测量以其低成本、快速、高效的特点能够填补通用航空测绘在这类航空摄影服务方面的空白。

3、环境、国土、矿务巡查监测

在环境污染、国土查违、矿区环境变化日常巡查监测方面，该系统能像巡逻哨般进行定期与不定期监测，在得到情报时能快速到达现场，就地获取可作为执法依据的影像信息，及时控制污染程度，及时制止进一步违法，及时了解矿区现状直观信息。进行矿产地质开采地表拆迁摸底调查等工作。

结束语

综上所述，无人机航空摄影测量系统是利用先进的无人驾驶飞行器技术、航空摄影技术、遥测遥控技术、通讯技术、GPS差分定位技术和遥感应用技术的综合，具有自动化、智能化、专业化快速获取国土、资源、环境等空间遥感信息，完成航测数据处理、建模和分析的应用技术。

参考文献

[1]朱锋.基于对偶四元数的无人机影像几何处理研究[D].南京航空航天大学,2014.

[2]田超.基于无人机的低空数码航摄系统集成研究[D].长安大学,2014.

[3]卢晓攀.无人机低空摄影测量成图精度实证研究[D].中国矿业大学,2014.

[4]荆平平.无人机影像获取与信息提取应用研究[D].中国地质大学（北京）,2014.