無人機在“一河一策”項目中的應用

王碩 曹群

【摘要】通過采用飛馬F300型無人機對我市多條河流的“一河一策”工程進行低空拍攝生成高分辨率的正射影像圖（DOM），獲取大量準確可信的、豐富的測繪成果，實現了外業調查工作的多、快、好、省，為類似工程提供了確實可行的方案。

【關鍵詞】一河一策；外業調查；無人機；正射影像圖

目前在全國范圍內如火如荼的進行“一河一策”項目，為了更好的完成項目，首先必須保證外業的第一手調查資料齊全、詳實、且保證其時效性。“一河一策”調查的主要內容包括污染源、違規占河、違規采砂、堤防修建情況等。一條河，從源頭到匯流口，少則幾公里，多則上百公里，如何進行？如何在有限的費用內及時有效的獲取大量準確可信的、豐富的測繪成果，這是“一河一策”項目實施過程中面臨的難點之一。

針對我市“一河一策”項目，我們經過對比論證，決定首先采用無人機對河道進行低空拍攝、生成高分辨率的正射影像圖（DOM），然后在室內對需要調查的內容進行判讀、確定和匯總，最后有針對性的進行外業調查。

1、無人機航測優勢

近年來，低空無人機測繪系統以其周期短、效率高、機動性強、操作靈活、精度可靠等特點廣泛應用于各行各業，尤其是小范圍數據獲取和應急測繪等方面。而針對“一河一策”項目，無人機航測有以下幾點優勢：

（1）河道位置分散，但實際所需要的范圍僅限于河道及其外圍數百米范圍內。因此如果采用有人機大面積航測則成本費用高、同時空域申請難度大。而無人機因為其起降方便、不受起飛場地限制，因此更是適合作為“一河一策”項目的數據獲取手段。

（2）河道周邊地形復雜，傳統實測投入人員多，測繪周期長。且現場只能拍攝近景照片，無法進行整體判斷，不易管理后期成果。利用無人機航測，生成正射影像（DOM），能夠準確判讀整體分布關系，同時通過后期測繪能夠分析污染源等的影響范圍。從而為河道的管理提供有效依據。

（3）無人機低空飛行，地面分辨率可以高達厘米級，圖面清晰易讀。

2、無人機航測方案介紹

2.1無人機的選擇

針對“一河一策”項目特點，經過對市場的考察，我們基于以下原因選擇了飛馬F300型無人機：①該無人機的地面站軟件可以規劃彎道帶狀航線，而且操作簡單；②標配全畫幅、4200萬像素相機，誤差小；③續航時間長，可達90min；④無人機安全有足夠的保障措施。

2.2航測方案介紹

既要完成“一河一策”項目（提供正射影像圖），但又不能造成浪費，本次無人機航測的最終成果是正射影像圖和地形圖，先期僅提供正射影像圖，待需要時補測野外像控點成地形圖。本次坐標框架的數據采集利用的是遼寧省省網CORS設立基站，事前免像控直接航測。

以鷂鷹河為例介紹本次無人機的航線規劃及內業數據處理。河道長29km，河寬135m，丘陵地貌，上下游高差150m。測量寬度1000m，成果需滿足比例尺1：1000地形圖的要求。

2.2.1航線規劃

結合飛馬F300型無人機的實際，按照相關技術規范，我們設計了4個起降架次，一天完成全部任務，各架次參數設置見下表。河道作為帶狀區域，在滿足測區范圍的前提下，航線設計為往復的“蛇行航線”方式，由地面站軟件的轉彎航線自動生成功能來生成。需要注意的是當河道轉彎角度較大時，對轉彎半徑應進行合理調整，防止航測拍照時的橫滾角過大，對影像采集的質量造成影響。在航線設計完成后，應采用無人機地面站自帶的三維瀏覽功能對航線進行檢查。

2.2.2內業數據處理

影像數據處理包括如下內容：

（1）原始影像航攝漏洞檢查，使用無人機地面站的智檢圖功能對航攝飛行影像數據進行航攝空白區漏洞檢查，通過檢查，在測區及時決定是否進行航攝補拍；

（2）影像畸變糾正處理，使用無人機地面站的智理圖功能對原始航攝影像進行處理，通過處理消除影像的畸變差和主點偏移量；

（3）影像勻光勻色處理，使用無人機地面站的智拼圖功能下勻光勻色功能，對數字圖像進行圖像處理，通過處理，消除成像條件（天氣條件、光照條件、硬件條件等）對數字影像的各類影響；

（4）GPS輔助空中三角測量

GPS輔助空三解算軟件采用PIX4D自動空中三角測量軟件處理系統，該系統是一款自動采集數據、整體平差一體化的自動空中三角測量軟件。通過該軟件進行控制點加密解算，可獲取更高精度的像對定向點；空中三角測量，依據相關規范。相對定向標準點殘余上下視差限差不超過5u，檢查點殘余上下視差限差不超過8u，匹配點分布均勻，且點數不少于200個，模型連接平面位置較差不大于0.24m（像方0.03mm），高程較差不大于0.28m（0.02mm）。絕對定向基本定向點殘差、多余控制點不符值及區域網間公共點較差不超過下表規定。

2. 多余控制點不符值為加密點中誤差的1.25倍；

3. 區域網間公共點較差為加密點中誤差的2.0倍。

（5）數字正射影像（DOM）的制作

PIX4D軟件可自動生成DOM，通過點云過濾功能，在生成與地面套合較好的TIN的基礎上制作正射影像，并使用勻光勻色軟件對整幅影像進行色彩均衡處理。

3、成果展示

通過對正射影像圖的判讀，我們在室內很輕松地獲得河流的第一手資料，一目了然，避免了大量的外業工作。

5、結束語

通過大量的工程實踐表明，無人機航測在工程項目中的應用大大提高了外業的速度，降低了勞動強度，無人機測繪已經成為應急、快速等項目不可或缺的手段和明智的選擇。當然，在無人機航測的工程中還應該注意以下幾點：

1）作業條件的要求。地面風力4級以上，無人機降落困難；天空中風力7級以上，無人機姿態不穩精度難以滿足要求；選擇晴朗沒有霧霾的天氣作業。

2）作業時間的要求。盡量選擇在深秋、冬季和春季，避免植被覆蓋地面，也不要在雪后、雨后飛行；避開早上和傍晚作業，盡量選擇在中午前后的幾個小時內作業。

3）作業地點的要求。軍方機場、民用機場或一些建筑物地區半徑10km范圍內是禁飛區。

參考文獻：

[1] 劉寒.淺談數字正射影像產品的制作及應用[J].北京測繪，2003，（04）：20-22+30.

作者簡介：王碩（1983— ），女，遼寧省錦州人，工程師，從事水利工程測量工作。