低空無人機航攝遙感測繪技術在測繪領域的應用分析

張碧林　王文達

摘 要：低空無人機航攝遙感測繪技術在測繪領域具有諸多優點，是衛星遙感與普通航空拍攝的有力補充，能夠實現高清晰、大比例尺的測繪，既能夠滿足基礎地理空間數據需求，又能夠在應急測繪與重點區域動態監測等領域獲得廣泛應用。該文主要根據低空無人機航攝遙感測繪的優勢與特點，對該技術在測繪領域的發展前景進行分析與預測。

關鍵詞：無人機航攝遙感技術 測繪 攝影測量

中圖分類號：P237 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（c）-0080-01

低空無人機航攝遙感測繪技術是通過遙感操控平臺，借助無人駕駛飛機在空中進行黑白、紅外、彩色拍攝或者錄像等技術行為，或者地表、地貌影像數據，并及時傳輸給操控中心的計算機系統進行數據整理與加工，進而形成二維或三維圖像。低空無人機航攝遙感測繪匯集了遙控、遙感、GPS差分定位、通訊以及計算機等現代科技技術，具有較強的發展前景和應用空間。隨著遙感測繪技術的發展和進步，以及社會對測繪需求和要求的提高，在我國政府、部隊、企業等諸多部門已經獲得廣泛的應用。機動靈活的優點使其在應急測繪、國家基礎測繪、城市規劃、公共安全、國防事業等方面取得良好應用效果。

1 低空無人機航攝遙感測繪技術主要運用領域及發展現狀

隨著國家對無人機航攝遙感測量研究的不斷深入，無人機已經突破了傳統有限偵查的功能局限，并結合攝影測量技術與現代遙感技術成為國家航空遙感監測體系的重要補充，得到廣泛的實際運用。相對于打飛機航測與航天攝影而言，無人機低空航攝在局部區域的測量方面具有突出的優勢，能夠快速獲取高分辨率遙感影像。隨著信息化建設的不斷推進，衛星遙感影像等技術在大面積1：：5000～1：25000數字化測繪產品生產中的運用愈加成熟，然而在1：500～1：2000比例尺的高清測繪方面依舊沒有獲得突破性進展。但我國城市信息化建設、公共安全信息化建設需求的不斷增大，對1：2000以上的數字化測繪產品需求越來越大，要求也越來越高。在這種背景下，無人機低空航攝遙感測繪技術成為解決這一問題的關鍵。

從國際范圍看，既有全球鷹搭載SAR進行遙感航攝，也有低空無人機加載高精度POS，但在國內范圍而言，由于POS高昂的造價限制，目前加載高精度POS的無人機尚不多見。自2009年起，我國國家測繪局航測遙感院并聯合國內知名大學及研究中心進行深入研究，取得不錯進展，比如我國測繪部門普遍配發的UAVRS-10B等型號的無人機，加載5kg、1.5h的佳能5DMARKII相機，在應急保障、區域測繪、目標定位等方面提供了保障。

2 無人機低空航攝測量的優勢與特點

2.1 高效快速，機動靈活

無人機低空航攝具有高效快速、機動靈活的特點，并且其具有較高的安全性。無人機不需要人工駕駛，并且受空中管制和天氣因素影響較小，特別適用于局域性、突發性應急事件，能夠在惡劣環境下很好的完成拍攝影像。在時間緊、情況特殊、任務緊的應急測繪項目中，無人機低空航攝遙感測繪技術能夠起到很好的作用，能夠在短時間內快速獲取高清晰影像數據，比如地震、山體滑坡、森林火災等自然災害，無人機遙感測繪具有極大的優勢。此外，無人機具有機身設備輕便、運輸靈活的特點，對起降場地與方式的要求很低，并且裝備安裝、調試、作業快捷，極大的提高了測繪實效性。

2.2 低空作業，高分辨影像

無人機輕便快捷的特點能夠使其在超低空進行作業，不會受到云層遮擋的影響，并且在超低空狀態下拉近了與地表的距離，使其可以獲得多角度、高分辨率影像數據。無人機低空飛行的高度可達到50～100m，獲得1：1000的測圖精度，達到0.1～0.5m的精度范圍，完全展現了低空無人機航攝遙感測繪的突出優點。低空無人機遙感測繪采用即時通訊的方式，航攝數據能夠即時傳輸到地面操控中心的計算機系統進行分析整合，借助相應的計算機軟件，快速獲得測繪產品。

2.3 運行成本低，周期短

由于無人機不需要建設專門的起降場地，大大降低了建設成本，并且無人機航攝遙感測繪系統的使用成本較低，作業過程中的耗費低，相對于其他集中航空測繪而言，極大的降低了運行成本。此外，無人機操作簡單，使得操作員的培養周期較短，減少了人工成本。無人機低空航攝多用于面積較小、大比例尺的情況，機動性與快速經濟的特點使其作業周期較短，作業效率較高、作業精度較高，同時也降低了作業成本。

3 低空無人機航攝測量影像數據處理

低空無人機航攝影像數據不能直接形成測繪產品生產，需要經過相關軟件進行數據處理才可。低空無人機航攝得到的影響數據并不規則，相片數量多，且影像之間的傾角不具有完全規律性，無法直接實現自動連接配準，這就需要借助影像數據處理軟件進行處理。目前我國常用的影像數據處理軟件有中國測繪科學研究院的PixelGrid系統、武漢大學與適普公司聯合研發的DPGrid系統等。

在無人機獲得大量的航攝影像數據后，數據處理軟件的主要任務是完成數據的參數精化與DEM/DOM制作。首先將無人機獲得的影像數據與GPS/POS數據下載到數據處理系統中進行簡單的數據組織整理和智能匹配，結合GPS/POS獲得精確的影像內外方位元素。然后在精確影像內外方位元素的引導下，利用密集匹配技術獲得三維DSM點云數據，并進行濾波與分類處理，剔除干擾性的點，得到DTM點云，內插獲取規則格網的DEM成果。最后，對影像進行輻射空三處理與顏色修正，并對影像進行編輯檢查獲得高質量的DOM成果。

4 無人機低空航攝測量在測繪領域中的運用前景

無論從國家發展規劃還是從近些年的發展趨勢來看，我國正處于快速發展時期，帶動著各行各業向更高標準發展。城市建設、公共安全、應急事件等都離不開測繪技術的大力支持，尤其是應急性自然災害的災后處理、信息化城市建設等方面，對低空無人機航攝遙感測繪技術的依賴更大，因此大力發展低空無人機航攝遙感技術，為國家建設提供實時地理信息數據，為領導決策提供支持具有積極的現實意義。

參考文獻

[1] 呂慶海.談低空無人機航攝遙感在測繪領域的應用[J].黑龍江科技信息，2014（9）.

[2] 蔡世鑫，李之瓊.淺析測繪領域中低空無人機航攝遙感的運用[J].科技資訊，2014（5）.

[3] 李超.低空無人機航攝飛行質量自動檢查方法研究[D].昆明：昆明理工大學，2013（3）.