低空无人机航空摄影高度自动测量探讨

低空无人机航空摄影高度自动测量探讨

徐江明

青海省自然资源遥感中心  青海省西宁市   810001

摘要：为了更好的控制低空无人机摄影高度，并提高遥感影像的清晰度，就必须加强对无人机高度自动测量的分析和研究。然而摄影几何知识自动化标定法为目前的常用测量方法，但将其应用于实际测量工作中仍然存在一定缺点和不足。所以就需要对低空无人机航空摄影高度自动测量技术合理应用，而这一技术主要是通过卡尔曼滤波和多传感器相结合，再应用气压测量方法来有效分析和研究对低空无人机产生影响的各种因素。因此，本文针对低空无人机航空摄影高度自动测量的含义、特征和构成进行详细分析，同时也对这一测量技术的实际应用和测量结果进行深入探讨。

关键词：低空无人机；航空摄影高度；自动测量

    目前，我国经济水平和经济建设得到持续发展，在这种背景下，应采用科学合理的方法来精准预测目前工作地区的资料和信息，并建立一个数字化架构。然而对地理信息进行有效测量的一种现代化技术称为航空测量技术，同时通过应用这一技术能够获得更加准确的信息和资料。另外，目前在国内航空摄影技术正朝着高效化和智能化方向发展，同时也在国土信息管理和地理信息基础设施等方面得到广泛应用。如今国内所有的地形测绘工作都是由低空无人机摄影技术来完成的，所以在实际操作中还必须对其进行不断优化和改进，进而使其能够更好的发挥自身功能和作用。

一、低空无人机航空摄影高度自动测量的含义、特征和构成

（一）含义

    在开展低空无人机航空摄影高度自动测量工作时，可以应用气压测量方法来深入分析和研究各项影响因素，并且根据研究结果和气压的实际情况来适当调节低空无人机航空摄影高度，进而确定这一高度与地面重力加速度之间存在的联系，以尽可能减少对无人机航空摄影的影响，同时大幅度提高摄影效果和图像清晰度。此外还要利用各种测量数据来计算无人机在低空摄影时的实际飞行高度[1]。

（二）特征

    低空无人机航空摄影高度自动测量系统主要综合了遥感航空摄影、遥控和高空摄影等多方面内容和技术，而且这一测量系统在胶东、国土、防灾减灾等领域都有着良好的应用前景，同时也具有多功能、低成本和使用方便等优点。另外，在土地治理工作中所涵盖的领域十分广泛，其中包含坡地、山地、丘陵等多种复杂的地形，所以采用这种方法可以极大的节约人力成本、物力成本和财力成本，并且低空无人机航空摄影高度自动测量系统的维修和运营费用较低，可以大大减少运行成本。而且低空无人机航空摄影高度自动测量系统的集成度高，且单体体积小，通常应用较为常规的交通工具即可完成运输工作，同时起降对场地也没有较高要求，只需一小块平坦的地面即可。另外，低空无人机还可以安装气象传感器、摄影系统等，同时也可以对整治地区进行连续不断的测量，并实现对土地实际应用情况的有效监测，进而获得高重叠影像，且不会受到气象因素的干扰[2]。

（三）构成

    低空无人机摄影测量系统在实际应用时其主要安装在无人机上，而且在无人机中也可以安装民用相机，并且在地面上也能够对其进行直接遥控，以此来对其运行轨迹进行控制，进而获取分辨率更高的影像和所需的空间信息。同时低空无人机摄影高度测量系统是一种以地面系统、飞行控制系统和数据处理系统为基础的重要测量系统。其中地面系统主要对无人机的飞行路径和航线进行操作，在飞行过程中，由地面设备来操纵无人机的航线，然后通过地面控制软件来对无人机的飞行路线、地图和数据等进行显示，并可依据具体的飞行环境和自动驾驶系统来调节飞行路径和航线，从而实现对无人机飞行状态的实时监测。而无人机飞行控制系统就是利用GPS来确定无人机的高度、速度和位置，从而更好的从地面获得相应控制信息。从而实现无人机的自动操控，使其始终按照设定路线飞行。

二、低空无人机航空摄影高度自动测量技术的实际应用

（一）传感器测量

    在低空无人机航空摄影高度自动测量计算时要合理应用GPS技术，并对这一技术的功能和作用充分发挥。而且通过GPS、气压高度计等多种测量方法还可以对低空无人机航空摄影的高度进行实时测量。并且航空摄影噪声和无人机的实际高度都会对GPS技术的应用情况产生一定影响，从而导致测量结果的准确性无法得到有效保障。此外，无人机气压还会受到诸如无人机拍摄、噪音以及气压高度计测量隐私偏差等诸多因素的干扰。另外，在应用GPS系统时由于其定位准确性会受到一定限制，因此需要合理选择布置对象控制点和测量像控点，同时这些特征点也可以从无人机采集图片中获取。例如可以直接应用公路和房屋等像控点，但是在拍照前一定要合理安排这些像控点，只有如此才能保证拍出的照片更加清晰[3]。

（二）测量工作的有效实现

    利用二阶多项式能够优化和调整低空无人机航空摄影传感器的实际输出值，同时利用自动力学原理可以构建相应的高度计算公式。并利用卡尔曼滤线来预测和估算航空摄影高度，从而实现对低空高度测量的有效调节。另外在开展低空无人机航空摄影时，低空无人机的限定性阈值会影响温度矫正系数、传感器温度补偿后的电压值以及未经补偿的电压值。

三、低空无人机航空摄影高度自动测量结果

（一）设定参数

    通过对空无人机航空摄影高度参数进行科学设定能够大幅度提高这一测量方法的有效性和优越性。所以通过模拟实验能够对自动测量误差、高温传感器误差和摄影高度自动传感器高度误差进行明确，并在综合分析大气压力变化的基础上计算出最后结果。例如，在试验过程中通常应用ATMEL公司开发制造的ATmega16L型计算机作为无人机航空飞行辅助计算机，而航空摄影传感器主要包括GPS系统、COM-PASS和IMU等多个部分[4]。

（二）实验测试和分析

    通过相关实验能够了解到这一自动测量系统的在实际使用时存在一定问题和不足，所以需要采用卡尔曼滤波来有效处理高度数据和信号，从而保证高度自动测量系统运行的稳定性。然而该系统相对于正常情况下的航空拍摄来说准确性较低，所以更适合用于低空无人机航空摄影高度测量当中。此外，在低空无人机运行时噪音和抖动都是常见问题，所以导致采集到的图像出现一定起伏，进而降低图像的清晰度和数据的准确性。但是在采用卡尔曼滤波以后可使无人机在低空飞行时更加稳定，同时也能够有效提高其测量精度[5]。

结束语

    应用卡尔曼滤波和多个传感器相结合的方法，不仅可以弥补单一传感器应用过程中存在的不足，同时也能够提高低空无人机的摄影质量，进而为低空无人机航空摄影的未来应用和发展奠定良好基础。因此，本文对低空无人机航空摄影中的高度控制和自动飞行进行深入研究，而自动化测量工作为其中研究的重点。但是这些方法中也存在一些需要改进之处，例如要选择精确性和性价比都较高的传感器。同时还要合理应用GPS技术，只有如此才能够提高数据准确性，从而使航空摄影高度测量工作实现自动化。

参考文献：

[1]康凯. 无人机航空摄影测量技术在地形图测绘中的应用[J]. 城市建设理论研究（电子版）,2023(7):113-115.

[2]喻常景,吴明宪. 低空无人机航空摄影技术在山区林地确权中的应用[J]. 现代商贸工业,2023,44(17):261-263.

[3]温福林. 低空无人机航空摄影测量技术在国土综合整治规划设计中的运用[J]. 软件,2021,42(4):150-152,162.

[4]王培荣. 基于低空无人机航空摄影测量技术的国土空间生态修复规划研究[J]. 产业创新研究,2023(6):93-95.

[5]邹江. 低空无人机航空摄影技术在矿山地形图测绘中的应用分析[J]. 世界有色金属,2021(7):30-31.