無人機航測在山區水利測繪中的必要要素

■李福花 羅瀟

（云南省測繪工程院云南昆明650033）

無人機航測在山區水利測繪中的必要要素

■李福花 羅瀟

（云南省測繪工程院云南昆明650033）

近年來，無人機技術發展迅速，其被應用到社會生產的各個生產生活領域當中，作為無人機技術的重要組成部分，無人機航測技術不僅關系著空間數據測量的準確性和可靠性，而且對于以空間數據為依托的各產業領域的發展也具有重要影響。基于此，本文通過對無人機航空攝影技術進行簡要介紹，進而對山區水利測繪過程中，無人機航測應用所需的必要因素展開了深入研究。

無人機 水利測繪 遙感傳感器

0　前言

對傳統的航空航天測量技術進行分析可知，其雖然已經進入相對成熟的發展階段，并被廣泛應用于基本比例尺地圖測繪當中，但對于山區等具有面積小、比例尺大等特點的區域而言，其卻因難以滿足此類小區域的成本合算的要求而陷入難以測量的被動局面。因此，加強對無人機航空攝影測繪的研究和應用則成為了對山區水利進行準確測繪的關鍵方法與重要任務。

1　無人機航測概述

對無人機航測遙感進行分析可知，其是繼衛星與打飛機遙感后而迅速發展而來的一項新型航空遙感技術，最初被用于軍事領域，直到上世紀九十年代末，才得以民用化，被用于空間數據的獲取當中來。無人機航測技術特點在于，適用的地形較為廣泛，適合高危地區探測及其影像的實時傳輸，且具有成本核算方便和測量范圍廣等優勢，能夠較好地應用在具有較大測量量的中比例尺測繪圖當中[1]。

2　山區無人機航測的必要要素

2.1無人機的選型要求

以我國西部地區為例，其水資源大都分布在高山峽谷區域，也正因如此，具有較高水能含量的高山地理環境也對水利測繪提出了更高的要求。對高山地區河流進行分析可知，河流兩側坡度較為陡峭，且對于河谷地帶而言，其也會因高度的不同而產生完全不同的氣候。在此種惡劣環境中開展航拍工作的無人機不僅需要較強的穩定性，而且還需要良好的抗風能力。因此，在此類山區中可選用以動力系統作為支撐體系的固定翼型無人機。由于固定翼型無人機是在動力系統的支撐下以機翼的滑行為主要起降與飛行方式的無人機，故無論是遙控飛行模式還是程控飛行模式，均能夠較為容易的實現，且具有較強的抗風能力。此外，固定翼型無人機還具有載荷量大、飛行速度快以及成圖效率高等優勢，對于1:2000～1：1000范圍的成圖要求具有良好的適應性[2]。由于此種機型無人機飛行速度與飛行方向能夠被靈活控制，進而從整體上降低了其在山區水利測繪的危險性，加之其無人機一般呈現對稱結構，具有良好的穩定性，從而使其在面臨風速突變情況時，不易偏離原有的設計航線，所測數據較為可靠。

2.2遙感傳感器

以遙感任務為依據，對符合任務的機載遙感設備進行確定和選取是山區無人機航測的另一必要要素。無人機所搭載的遙感器不僅應具備體積小和重量輕等特點，而且在具備良好性能的同時，還應具備數字化和測量精度高等特點。就現階段而言，多數無人機所搭載的均為非測量型數碼相機，相較于專業數碼相機，其具有畸變差大且像幅小的劣勢，故利用此種數碼相機開展航測工作前，有必要也必對其進行全面的校驗和檢查，主要指對主點的位置進行測定和對主距與光學畸變系數進行測定。

需要說明的是，以水利測區的1:2000比例尺成圖要求為依據，無人機航測的地面采樣距離，即GSD應始終處于15～25cm區間，而對于傳統的CCD數字相機而言，其攝影比例尺難以滿足無人機對山區水利測繪影像成圖能力的需求，故只有所搭載的數字相機具有相同的GSD影像，無人機方能夠實現對地面物體的準確判讀和目標的精準定位[3]。在以成圖比例尺為依據，對地面采樣距離進行測定后，便可借助數字相機的像元尺寸與焦距對其相對行高展開計算。此外，考慮到山區中存在著大量森林，故在進行水利航測過程中，需要保證無人機具有相對較大的覆蓋面，從而避免其所拍攝的影像被森林全部覆蓋。

2.3數據處理

無論是平地的航測成圖，還是山區水利航測成圖，均要求無人機航片航向的重疊度在55%～65%區間，且其旁向重疊度在25% ～35%之間，像片的傾角與旋角應不超過2°和6°，且其航線的彎曲度應始終保持在3%。因此，在山區水利測繪中，對無人機航測的數據處理則成為了確保測試結果穩定、高效的關鍵。

作為山區水利無人機航測軟件的重要組成部分，航測模塊對于航測成圖的質量與精度具有重要影響。本文則以固定翼無人機的DPGrid低空處理系統為例，對其數據處理的相關流程予以說明。首先，對工程管理模塊進行分析，此模塊包括參數、航帶設置與影像預處理三方面內容，建立測區工程以及工程參數和相機及其控制參數等均屬于參數設置范圍，通常，只需將.cmr的文件予以直接導入即可實現參數設置；航帶設置則主要以影像的POS數據對無人機航帶進行排列；影像預處理則要求工程管理模塊對數字相機所拍攝的原始影像進行內定向以及影像旋轉和畸變更正。其次，是DPGrid的空三模塊，其軟件性質是全自動空三軟件，不僅包括匹配與智能挑點等功能，而且還包括空三平差與交互式編輯結果的輸出等功能。需著重強調的是，相較于其他無人機內頁處理軟件，DPGrid一個鮮明的優勢便是智能挑點，通過借助無人機航帶中每一張對應的影像開展點的傳遞工作，同時，利用6張基于上下航帶的影像構建自由網平差，從而將誤差匹配點予以剔除。最后，在交互式的編輯模塊當中，經由人工干預平差方法將所產生的錯誤像控點予以剔除，從整體上提高空三精度

3　結論

本文通過對無人機航測及其特點進行分析，并以此為基礎，分別從選型要求、遙感傳感器對地面采樣距離的要求以及數據處理等方面對無人機航測在山區水利測繪中的必要要素做出了系統探究。研究結果表明，無人機航測技術具有適應地形廣、影響傳輸及時和航空成本低與使用機動靈活等特點，能夠較好地使用山區復雜環境中的水利測繪，對于提高山區水利測繪結果的精度和可靠性具有重要促進作用。

[1]劉昌軍，郭良，岳沖.無人機航測技術在山洪災害調查評價中的應用 [J].中國防汛抗旱，2014，03（12）：3～7.

[2]張甲龍.低空無人機在測繪中的應用 [J].河南科技，2015，01（05）：135～136.

[3]江炎園，趙紅艷，劉均龍.無人機航測在土地整治項目核查驗收中的應用 [J].江西建材，2015，02（12）：225.

P2[文獻碼]B

1000～405X（2016）～4～245～1