無人機攝影測量技術(shù)在數(shù)字化地形測量的應用

◎周毅

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無人機攝影測量技術(shù)在數(shù)字化地形測量的應用

◎周毅

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新以及微處理機在各行業(yè)的廣泛應用，一種新興的測量技術(shù)為政府部門對于測繪資料的需求二發(fā)展起來，成為數(shù)字化地形測量的重要手段。該文通過分析無人機航空攝影測量的技術(shù)特點，講述其在數(shù)字化地形測量的應用。

目前，世界上已有近60個國家裝備了不同類型的無人機，并有30多個國家自主研制出了50多種無人機，基本型號多達300余種。使用無人機進行小區(qū)域遙感航拍技術(shù)，在實踐中取得了明顯成效和經(jīng)驗，無人機攝影測量技術(shù)對我國經(jīng)濟的發(fā)展和軍事防御的提高具有重要的促進作用。

無人機航空攝影測量技術(shù)特點

無人機航拍攝影主要利用無人駕駛飛機來進行高空拍攝，通過先進的遙感設備來收集信息，例如分辨率較高不同種類相機、紅外線掃描儀、激光掃描儀、磁測儀等，將圖像信息傳送到計算機上并將信息統(tǒng)計處理從而制作成具有一定精度的地形圖像。無人機航空攝影測量技術(shù)具有更突出的設計和最優(yōu)化組合方式，是將高空拍攝、遙控、遙測技術(shù)、視頻影像微波傳輸和計算機影像信息處理技術(shù)集成為一體的新型應用技術(shù)。。

可靠性。無人機為低空飛行，飛行高度在50～1000m，屬于近景航空攝影測量，攝影測量精度達到了亞米級，精度范圍通常在0.1～0.5m，符合數(shù)字化地形測量的測圖要求。系統(tǒng)的設計目標是：在執(zhí)行航拍任務之前，按照作業(yè)需求自動完成飛行計劃的制作，包括飛行路線和航拍點的布設等；飛行過程中，實現(xiàn)拍攝作業(yè)的實時可視化操作，動態(tài)顯示的項目包括當前拍攝點的位置、相幅覆蓋范圍、飛機當前飛行方向、飛機當前經(jīng)緯度坐標以及海拔高度等，以輔助操作人員高質(zhì)量地完成飛行及拍攝任務；飛行作業(yè)完成之后，可以在電子地圖上重現(xiàn)飛行過程、分析漏拍和不符合重疊率要求的區(qū)域，迅速找出需要補拍的區(qū)域，必要的時候可以根據(jù)分析結(jié)果立即進行補拍。

安全性。我們國家面積遼闊，地形和氣候復雜，很多區(qū)域常年受積雪、云層等因素影響，導致衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的采集受一定限制。傳統(tǒng)的地形測量手段受云層和地形的影響，容易出現(xiàn)誤差，且對地質(zhì)科研人員和駕駛?cè)藛T還有一定的危險，在邊境地區(qū)也存在邊防的問題。而無人飛機就很好的解決了這些問題。不受航高、地形地貌限制，成像質(zhì)量、精度都遠遠高于人駕飛機航拍和地質(zhì)科研人員的測量。

靈活性。無人機航測通常低空飛行，空域申請便利，受氣候條件影響較小。對起降場地的要求限制較小，可通過一段較為平整的路面實現(xiàn)起降，在獲取航拍影像時不用考慮飛行員的飛行安全，對獲取數(shù)據(jù)時的地理空域以及氣象條件要求較低，能夠解決人工探測無法達到的地區(qū)監(jiān)測功能。升空準備只要15分鐘的時間即可、操作方法簡單、工具運輸便利，每天根據(jù)人如要求可獲取近200 km2的地形測量結(jié)果。傳統(tǒng)高分辨率衛(wèi)星遙感在地形測量中存在兩個比較大的問題，第一個便是數(shù)據(jù)保存時間間隔長，另一個是如果要得到新的影像，拍攝時間比較長，同樣浪費時間較多且不能及時保存影像數(shù)據(jù)。相比較而言，無人機航拍時間較靈活，用時較少且工作組可隨時進行工作，可以隨拍隨保存隨處理，相比衛(wèi)星和有人機測繪，可做到短時間內(nèi)快速完成，及時提供用戶所需成果。

無人機攝影測量技術(shù)在數(shù)字化地形測量的應用

無人機低空航空攝影測量繪制地形圖。無人機航拍是當前較流行和先進的航空攝影測量方法，它具有高清晰、大比例尺、小面積、高現(xiàn)勢性的優(yōu)點，特別適合于河流、水庫等地區(qū)航拍。2013年，北京院測繪大隊已經(jīng)掌握了攝影測量相關(guān)技術(shù)之后，加大科技投入，通過迅速組織相關(guān)人員培訓、學習、研究，加強攝影測量人才的培養(yǎng)，利用無人機低空數(shù)碼航拍影像，經(jīng)過不懈地鉆研，終于成功完成了第一個完全自主利用全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)的生產(chǎn)項目。全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)不僅可以繪制出地形圖，還可以進一步生成數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像，三維場景等，實現(xiàn)產(chǎn)品的多樣化。全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)的應用，標志著北京院已經(jīng)具備了攝影測量的生產(chǎn)能力，攝影測量工作進入了一個新的階段。

航空攝像測量控制的測量像片。一般情況下，可以利用航空拍攝測量技術(shù)測量一些特殊地段的地形狀況。其中像片控制測量技術(shù)十分重要，主要可以將利用像片控制技術(shù)拍攝到的部分圖像數(shù)據(jù)與 GPS 系統(tǒng)中的位置信息相互結(jié)合，兩部分數(shù)據(jù)相互結(jié)合會更加精確，利用此數(shù)據(jù)通過計算機運算航空拍攝資料與GPS測量數(shù)據(jù)間的關(guān)系，再經(jīng)過計算機處理可以獲得該地區(qū)真實可靠的地形地貌信息，在一些復雜的特殊的場地，可以記錄下所獲得的影像情況以便以后方便使用。在進行航空攝像測量時，合理選擇和利用控制點十分重要，將這些控制點聯(lián)系起來，可以形成特殊的分布和設置情況，得到分布和設置情況之后，通過 GPS 導航系統(tǒng)進行測量，可以實現(xiàn)對需測量的像控點控制區(qū)域的地形進行更為精準、全面的測量。

攝像測量中的空中三角測量。空中三角測量是立體攝影測量中，根據(jù)少量的野外控制點，在室內(nèi)進行控制點加密，求得加密點的高程和平面位置的測量方法。其主要目的是為缺少野外控制點的地區(qū)測圖提供絕對定向的控制點。主要運用已編寫好的相應的程序，在實際測量中系統(tǒng)能夠自動完成設置并計算出相應地形的位置，而不需要人工對其具體的航空數(shù)碼攝像器進行內(nèi)定向設置。

無人機航測是傳統(tǒng)航空攝影測量手段的有力補充，具有機動靈活、高效快速、精細準確、作業(yè)成本低、適用范圍廣、生產(chǎn)周期短等特點，在小區(qū)域和飛行困難地區(qū)高分辨率影像快速獲取方面具有明顯優(yōu)勢，隨著無人機技術(shù)的不斷更新與數(shù)碼相機技術(shù)的提高，利用無人機載數(shù)碼相機進行的航攝技術(shù)也在逐漸顯露出其特有的優(yōu)勢，無人機與航空攝影測量相互結(jié)合使用，使得無人機攝影測量技術(shù)成為數(shù)字化地形測量應用領域中的一個嶄新發(fā)展方向，在數(shù)字化地形測量的應用具有廣闊前景。

（廣西壯族自治區(qū)測繪地理信息產(chǎn)品質(zhì)量檢驗站）