無人機航空攝影測量系統的探析

楊志忠

（麗江春雨不動產事務有限公司，云南 麗江 674100）

就目前而言，無人機航空攝影測量系統在交通、國土管理、城市規劃、防災減災中應用普遍，分析技術優點如下：一是便利性，不僅體積小，而且起降要求低；二是經濟性，和常規的測量工作相比，利用無人機能減少人力、物力投入，降低作業成本；三是多功能性，在土地規劃、利用、監測、整治等方面，均有較高的應用價值。以下針對無人機航空攝影測量系統的具體應用進行探討。

1 無人機航空攝影測量系統的組成

1.1 硬件系統

第一，機載系統。無人機是航空攝影測量系統的搭載平臺，是整個系統運作的基礎，主要包括無人機、數字攝影、導航飛行控制、通信等子系統。工作時，系統會按照預設航線自主飛行，完成預設的攝影測量任務，并將飛行高度、速度、狀態、氣象情況傳輸給地面監控系統。

第二，地面監控系統。該系統直接影響飛行平臺的運行，包括計算機、飛行控制、電子通信、電臺等設備。無人機工作時，地面監控系統會接收無人機發出的信息，在地圖上標記無人機的位置、高度、速度、路線等參數，方便操作人員了解無人機的飛行狀態。

1.2 軟件系統

第一，航線設計軟件。該軟件決定了系統運行的方向、精準度，也是信息采集的關鍵環節，要求預先設定地形特點、作業范圍、測量參數、精度等指標，依據行高、重疊度、地面分辨率，可以計算出飛行曝光點、基線長度等數據。

第二，數據接收處理軟件。該軟件是系統攝影測量外業的最后一步，關系到圖像的處理質量。一般而言，無人機獲取地面影像時，會受到內部、外界因素的影響，為了避免原始圖像處理時存在質量問題，會對原始影像進行預處理，例如圖像校正、圖像增強等。

2 無人機航空攝影測量系統在地形測繪中的應用

以某次地形圖測繪工作為例，無人機上載有傾斜攝影系統。外業測量時風力4級，航高為500m左右，分辨率為8cm，影像重疊度設置為航向80%、旁向60%。地形圖測繪目標是DOM制作和DLG制作，比例尺均為1:1000。綜合分析測量工作特點，以及數據后期處理需要，采用分辨率高的影像數據一體化系統軟件PixelGrid。布設像控點時，采用區域布點法，取航向基線8-10條，旁向航線2條，拐點處再布設平高控制點。整個作業流程見圖1。

圖1 無人機航空攝影作業流程

地形圖測繪完成后，為了評估測繪精度，在像控點采集過程中，遵循均勻分布原則，選擇305個平高檢查點作為精度檢測對象。結果顯示，該地形圖在平面上的誤差為±25cm，滿足GB-T 7930-2008規范標準。

3 無人機航空攝影測量系統在土地規劃中的應用

以某土地整治項目為例，位于重慶山地區，規劃設計階段，利用無人機航空攝影測量系統，作業流程如下：第一，收集地形圖、土地利用資料，檢查儀器設備，做好飛行準備工作。第二，測區踏勘，確定大概測量范圍，在系統中設置測量區域和飛行路線，布設像控點，避開樹木、建筑、電線等。

第三，外業攝影測量，在無人機上搭載攝影系統，低空飛行獲得測區影像資料，要求圖像清晰、色彩均勻、層次豐富，能真實表現地物信息。第四，內業數據處理，利用PhotoScan圖形處理軟件，對影像進行拼接和處理，找到像控點，對坐標、高程進行糾正、加密、修飾。

在土地整治的規劃設計中，無人機航空攝影測量系統的應用優勢如下：①高效。考慮到重慶地區地形地勢復雜，傳統地形測量工作的開展，完成1km2的測量范圍需要2人花費3天～4天。②直觀。該系統的應用，能獲得測區全范圍的數字正射影像圖，由于圖像更加直觀，有利于工作人員分辨各種信息要素。依據初步設計方案，向民眾征求意見時，能提高民眾的積極性，增強對土地整治的認識度。③全面。繪制地形圖是土地整治的基礎，考慮到測量范圍廣，傳統測量工作難以適用，容易忽略部分溝渠、線路，繼而影響整治方案的設計。

4 無人機航空攝影測量系統在災害防治中的應用

以我國云南省為例，2014年在昭通市境內發生一起5.7級地震，受災范圍包括一區四縣，受災人數約為109萬。地震發生后，國家調集多臺無人機航空攝影測量系統，以獲得地理資料，為災情評估、應急救援等工作提供了有利基礎。具體工作中，采用QuickEye無人機，主要作業參數見表1。機上搭載的數碼相機，型號為Canon 5D Mark III，用于影像數據采集。無人機起飛后，按照預設路線飛行，飛行高度控制在3000m，分辨率為0.2m。攝影測量完成后，共獲得高清攝影數據500份，測區面積達到50km2；然后對圖像進行預處理，采用數據糾錯、圖像拼接技術，保證地面圖像的完整性。

表1 QuickEye無人機的主要作業參數

通過分析影像信息，可以明確地震帶來的災害范圍，分辨出哪些地區受害嚴重，從而作為應急救援的重點，最大程度上減少經濟損失和人員傷亡。實踐證實，在救災處置、人員轉移、湖泊測繪等工作上，該系統均發揮了良好的功能作用，不僅為現場救援提供了準確依據，也為災后重建創造了有利條件，具有成本低、效率高、可實時傳輸的優點。

5 結語

綜上所述，隨著科學技術的進步，無人機航空攝影測量系統成為一種新型的測量手段，具有精度高、成本低、操作簡單的優勢。文中分析了該系統的組成，其中硬件系統包括機載系統、地面監控系統；軟件系統包括航線設計軟件、數據接收處理軟件；介紹了在地形測繪、土地規劃、災害防治中的具體應用，并結合工程案例進行分析，希望為類似工作的開展提供經驗借鑒。