淺析無人機航空攝影測量技術在地形測量中的應用

（大連市自來水集團設計有限公司 遼寧大連116011）

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本文對無人機航測技術的特點及作業流程進行了簡單介紹，結合地形測量的應用實例，敘述了應用無人機航測制圖的生產過程，以及對成果精度進行了分析。

航空攝影像片控制空中三角測量

1 引言

近年來地理空間信息技術取得了飛速的發展，尤其是靈活機動、具有快速響應能力的無人機，更是在最近幾年迅速成長，成為航空遙感領域一個引人注目的亮點。無人機航測技術體現了無人機與測繪的緊密結合,同時也提供了更高效的測繪方式。經實踐證明，無人機航測技術完全可以達到1:1000國家航空攝影測量規范的要求。

2 無人機航空攝影測量技術概述

2.1 無人機航空攝影測量的特點

由于航空遙感平臺及傳感器的限制，普通的航空攝影測量手段在獲取小面積、大比例尺數據方面存在成本高、性價比差等問題。具有低成本和機動靈活等諸多優點的低空無人機能在小區域內快速獲取高質量的遙感影像，是國家航空遙感監測體系的重要補充。在當今衛星遙感和普通航空遙感蓬勃發展的形勢下，輕小型低空遙感是粗中細分辨率互補的立體監測體系中不可缺少的重要技術手段。

低空無人機遙感系統，作為衛星遙感與普通航空攝影不可缺少的補充，它有如下優點：

（1）無人機可以超低空飛行，可在云下飛行航攝，彌補了衛星光學遙感和普通航空攝影經常受云層遮擋獲取不到影像的缺陷；

（2）由于低空接近目標，因此能以比衛星遙感和普通航攝低得多的代價得到更高分辨率的影像；

（3）能實現適應地形和地物的導航與攝像控制，從而得到多角度、多建筑面的地面景物影像，用以支持構建城市三維景觀模型，而不局限于衛星遙感與普通航攝的正射影像常規產品；

（4）使用成本低，無人機體形小,耗費低,對操作員的培養周期相對較短。系統的保養和維修簡便,同時不用租賃起飛和停放場地，可以無需機場起降，因而靈活機動，適應性強，容易成為用戶自主擁有的設備；

（4）比起野外實測而言，無人機航測方法具有周期短、效率高、成本低等特點。

（5）回避了飛行員人身安全的風險；

對于面積較小的大比例尺地形測量任務(10-100km2)，受天氣和空域管理的限制較多，成本高；而采用全野外數據采集方法成圖，作業量大，成本也高。而將無人機遙感系統進行工程化、實用化開發，則可以利用它機動、快速、經濟等優勢，在陰天、輕霧天也能獲取合格的彩色影像，從而將大量的野外工作轉入內業，既能減輕勞動強度，又能提高作業的技術水平和精度。

3 無人機航空攝影測量在地形測量中的應用實例

3.1 測區概況

本測區總面積約60萬多平方米，由甲方指定當地坐標系中的點A（71512.490,19492.169）、B（71525.383,20377.021），C（71251.299,20065.065），D（71242.704,19495.233）等多點圍成的多邊形區域組成。測區內以大型玉米地為主，附有零星建筑物，機耕路、水渠等要素，地勢平坦。

3.2 武漢知能鳥KC2000型無人機介紹

本次作業采用武漢智能鳥無人機有限公司生產的KC2000型無人機，KC2000型無人機的安全飛行高度不超過600m，飛行速度為90km/1s，續航時間為40min，攝像焦距6.4mm，像素大小為0.00207mm，相幅大小5.7mm×7.5mm，它的載重量為2kg，具有獨特的輕量化機身設計，翼展位100cm，起降場地的要求與選擇較為簡單，通過彈射架進行起飛，硬著陸；KC2000型無人機的系統結合了傳統攝像測量技術與測繪高新技術，能夠對一些危險區域與難以抵達的區域進行快速有效的測繪，尤其是在小面積區域中的測繪，具有非常大的優勢。

3.3 航飛實施情況

本次航飛任務于2015年9月13日中午時分實施，測區東西長約1000米，南北寬約600米，總面積約0.6平方公里，航高為163米，影像地面分辨率為6.2cm/pixel，為便于像控點的布設以及攝影測量精度的統計和評估，實際航測區域以甲方指定區域為中心向周邊延伸了一定范圍，從而滿足了布設較多、質地堅固和形狀顯著的地面像控點的要求。本次航飛拍攝了6條航線，共計112張航片,影像大小為4608像素*3456像素，單張影像覆蓋范圍約為286m*214m，預設航向重疊為80%，旁向重疊為60%，飛行質量和影像質量良好。

3.3 像片控制測量

控制點于2015年9月14日至15日使用甲方授予的CORS網絡RTK進行外業實測，取四次測量的平均值。此次共計布設了95個野外點，其中控制點63個，檢查點32個。

3.4 全數字空中三角測量

利用Postflight Terra 3D軟件進行空中三角測量，空三構成的區域網整體框架精度為：控制點X坐標的中誤差為5.0cm，控制點Y坐標的中誤差為5.6cm，控制點Z坐標的中誤差為9.2cm。檢查點X坐標的中誤差為7.0cm，檢查點Y坐標的中誤差為10.0cm，檢查點Z坐標的中誤差為7.0cm。綜合精度平面位置中誤差為：9.3cm，高程中誤差為8.6cm。

3.5 數據采集

利用Postflight Terra 3D軟件獲得的空中三角測量成果，使用軟件DATMatrix2.0進行立體測量，生成了符號化1:1000的線劃地形圖，利用Postflight Terra 3D軟件進行正射影像制作。

3.6 成果質量檢查驗收

本次無人機航空攝影測量經過項目規劃、航飛、布設控制點、內業空中三角測量、數據采集、成果資料整理及生成項目質量報告等步驟，取得圓滿成功。試驗成果的精度達到平面位置中誤差為9.3cm，高程中誤差為8.6cm。

4 結語

利用無人機航測技術進行地形圖測量工作，其成果精度能滿足當前一般城市數字正射影像制作的要求。隨著多種機載傳感器、無人機硬件制造技術的發展，無人機以其機動靈活、現勢性強的特點，必能擁有更加廣闊的發展前景。

[1]CN/Z?3002-2010.無人機航攝系統技術要求 [S].

[2]CH/T 3007.1-2011.《1：500，1：1000，1：2000數字航空攝影測量測圖規范》[S].

[3]王湘文，于啟升，王雅鵬.無人機低空攝影測量系統在大比例尺地形圖中的應用[J].地礦測繪，2013(1).

淺析無人機航空攝影測量技術在地形測量中的應用

■趙洪峰

P2[文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-262-1