無人機航攝在地形測繪中的應用

張永杰

摘要：無人機攝影測量基于全球定位系統導航，以高分辨率的數字遙感設備作為機載傳感器，以獲取低空高分辨率遙感數據為主要應用目標，描畫明晰的地形圖，是地形測繪工作的一大助力。本文從無人機航空攝影優勢起筆，討論無人機航攝在地形測繪中的應用。

關鍵詞：無人機；航攝；地形測繪；應用

1.無人機航空攝影優勢

1.1可辨識性高

無人機具有內在構架遙感體系，用作常態遙感操控。測量含有豎向拍攝，借助低空飛行，多角度辨識明晰的地形紋路，解決了周邊遮擋的難題。依托遙感技術，還可采納衛星拍攝。

1.2縮減了處理流程的金額耗費

管控無人機流程更簡易，摒除了考取執照的繁瑣流程，縮減了上崗必備的前期預備。構建機身時，選取了質地輕盈的、復合特性的纖維當做原材，便于平日內的修護保養。同時，無人機配有常態處理必備的若干影像設備，不同配件更能彼此兼容。針對數值處理，也規避了硬件設定的偏高配置，減小耗費的金額。

1.3測量靈活

無人機對起降場所要求低，縮減了升空時段，運轉成本縮減。無人機按擬定航線飛行，相比常規駕駛，自動化高，飛行軌跡穩定，提高了拍攝精度。完成常態的采集，在最短時段內即可辨識地面精準的航點。這樣一來，有序規避了降落后的數值輸入，靈活性更佳。

2.無人機航攝基本要求

像片航向重疊度為60%—80%，最小不得小于53%；旁向重疊度為15%—60%，最小不得小于8%。平緩地區像片傾角不能大于5°，大于8°的像片數不超過總像片數10%，最大不能大于12°；山區，高山區不能大于8°，大于10°的像片數不超過總像片數10%，最大不能大于15°。像片旋角不超過15°，旋角大于15°的像片少于總像片數的10%，最大旋角不大于30°，像片傾角和像片旋角只能有一個達到最大值。邊界線航向覆蓋大于兩條基線，旁向覆蓋大于像幅的50%。設計與飛行之間航高之差小于50m。設計的航向重疊70%，重疊不能小于60%，設計旁向重疊40%，重疊不能小于30%。當測區的風向與設計的航線成垂直方向時，為減小飛行過程的漂移問題，應調整航線設計。航攝起飛點盡量選擇在測區范圍內起飛，以有效增加作業效率。

3.無人機航攝進行

按照規定的調機時間進場，連接航攝儀進行通電檢查。為做好正式作業準備工作，在進駐測區后，首先進行試飛和試照，通過試照影像調整航攝等。要定期檢查飛機及航攝設備，作業期間，對飛機、航攝儀等主要設備和電源系統、記錄系統進行定期檢查，注意機體上各部位螺母的檢查和飛控系統的測試，使無人機保持良好工作狀態。

4.無人機攝像質量檢查

根據攝影的坐標數據計算出平均基線長和平均航線間隔，找出最短和最長基線及最短航線間隔和最長航線間隔，通過計算公式，分別計算出航向和旁向重疊度；像片傾角數值是橫滾角和俯仰角數值中大的數值，通過記錄的姿態角元素檢查，查看數據文件中的橫滾角和俯仰角；通過在相鄰兩張像片上選取兩個同名地物點，使同名點重合后，量取兩張像片上邊緣的夾角，檢查像片旋角；利用每一架次的數據文件，檢查航線彎曲度；查看數據文件中的航高，并計算其差值檢查航高保持；查看數據文件中的坐標，與測區界線進行比較，保證攝區圖廓覆蓋；目視觀察影像清晰度，利用比較觀察檢查層次、色彩、色調、影像缺陷。

5.補攝

如某條航線內漏片，為提升補攝單條航線穩定性及質量，需要將上下相鄰兩條航線進行補拍。如航線重疊度不足，為提升補攝單條航線穩定性及質量，補攝時則需將重疊度不足的航線上下各延長一條航線同時進行補拍。

6.空中三角測量

合理劃分加密分區，編制加密計劃。不同的加密分區創建相應的相機和控制點文件，并且設置統一的基本參數。不同的加密分區創建不同的航線影像列表，改正畸變差。內定向為軟件全自動，自動計算相對定向、全自動轉點均由工作軟件進行，需要人工干預只是在水域或者是有面積較大植被時，適當加入關聯點，再由軟件匹配計算。每張影像在自動挑點后，連接點必須在重疊區的三個標準點位上，對少點、無點的影像進行人工添加連接點，處于影像邊緣點進行刪除，以保證控制網的精度、強度。大面積水域必須有穩固的邊界，連接點間隔不超過1～1.5cm，以削弱大面積水域的影像。量測像控點：添加外業控制點時，參照刺點說明和略圖立體觀測，綜合判斷，切準位置。加密分區接邊：區域網接邊必須是單區網精度符合標準。在網間接邊處選取明顯同名點，分別重新計算，解求同一點位在不同網中的坐標，并進行比較；較差的評判符合要求必須是網間公共點殘差中誤差達到規范規定。

7.影像匹配

分層匹配策略：這種策略是當前主要運用的一種技術手段，主要由多分辨率的匹配思想構成，低分辨率用來做全局性的分析，高分辨率用來做目標物體表面的信息的獲取和分析，最后將多分辨率得到的不同信息進行有效的融合，最后達到匹配的目的；全局最優搜索策略：這種策略主要是為了避免局部極值現象的出現，在算法中加入全局性的約束性條件；邊界約束策略：這種策略存在著一定的假設，主要是特定景物的邊界，其在投影的狀態下的變化不明顯，并且較為容易找到匹配的位置，在這種假設情況下，邊界約束策略即為先提取邊緣再進行特征性匹配。

8.測量糾正

數字影像糾正將經過粗加工的遙感影像作為對象，其輸入和輸出均為以像元為單位的數字式影像。按照一定的數學模型控制點來對原始影像同糾正后的影像之間的幾何關系進行解算，通過計算機對離散結構數字影像中的每個像元進行解析糾正處理。還可以采用光學機械與計算機結合方式，研究數控正射投影裝置，如解析正射投影儀等，一次來對模擬式遙感影像進行微分糾正，并且獲得模擬式的糾正影像。

結束語：

無人機攝影測量系統利用單反數碼相機、全球定位系統技術、自動測姿測速設備以及數傳電臺等，來獲取“數字城市”所必需的影像數據、攝站坐標以及攝影姿態，為制作正射影像以及地面模型等提供了最簡捷、最可靠和直觀的應用數據。

參考文獻：

[1] 周介偉. 淺談無人機在地物測量中的應用[J]. 華東科技：學術版， 2016（5）：4-4.

[2] 董慶康. 淺析無人機航空攝影測量系統及應用[J].商品與質量， 2016（17）：86-86.