無人機低空遙感技術在大比例尺地形圖測繪中的應用

馮紅紅

（甘肅省測繪工程院，甘肅 蘭州 730000）

1 無人機遙感系統的構成與數據的有效處理

（1）遙感信息采集系統的組成。遙感信息采集系統是無人機低空遙感系統中的一大構成部分。其中，對于遙感信息采集系統，它是由三大子系統共同構成的，包括地面監控系統、飛行控制系統、無人機遙感平臺[1]。

（2）遙感信息處理系統的組成。遙感信息處理系統是無人機低空遙感系統中的另一大構成部分。其中，在遙感信息處理系統中，有多個子系統，如全數字立體測量系統、空中三角測量系統、遙感相片處理。①遙感像片處理。遙感相片處理就是一種的像片文件，通過將多個初始文件作為主要依據，如相機檢定參數、任務航攝規范表等，能夠對原始像片進行多種不同的處理，如畸變改正、預處理、拼接、質量檢查、航帶整理等。②空中三角測量系統。通過運用整理好的航帶列表，能夠對航線之間的相互關系進行有效確定，內定向影像，通過有效布設不同影像之間的連接點，有效量測像控點等，能夠對三維立體模型進行勾選構建，同時進行有效定向模型，產生精準的核線影像。③全數字立體測量系統。在全數字立體測量系統中，具有軟件模塊、各種硬件，其中硬件包括三維鼠標、手輪腳盤、專用立體觀測設備等[2]。

（3）無人機低空遙感數據的特點與數據處理流程。和常規航空攝影數據相比，無人機低空遙感數據具有以下一些特點，即：第一，因為選用了非量測型數碼相機，和傳統航攝相比，無人機遙感鏡頭極易產生畸變，在開展空中三角測量工作之前，必須要有效校正原始影像的畸變；第二，在對窄像幅相機進行運用時，一定要對影像重疊度進行增大，以對航攝漏洞現象進行有效避免；第三，無人機低空遙感平臺的穩定性并不高，盡管制定了相應的預防對策，但是只要受到高空風力的影響，便會出現多種問題，如旁向重疊度不規則、大幅度旋偏、大幅度傾斜等；第四，立體采集效率偏低，像對覆蓋面積不夠大，存在較多的接邊工作量。所以和傳統航片相比，在一些環節中，無人機遙感像數據處理技術具有比較獨特的算法，不過從整體角度來說，傳統航空攝影測量流程和無人機低空遙感測量流程幾乎是相同的。

2 案例分析

2.1 無人機低空遙感數據收獲的具體情況

在2018年6月，新疆塔城測繪研究院通過運用無人機機載傾斜攝影系統，對新疆塔城建鄴區進行了航空攝影，通過進行七架次飛行，收獲的傾斜攝影影像數據約達76km2。在進行航攝過程中，航高約550m，力越4.2級，影像地面分辨率約為0.07m。為滿足傾斜攝影自動建模的要求，便將下視相機的相片重疊度調至旁向60%、航向80%。通過對航攝影像質量檢查結果進行深入研究后，不難發現，通過運用無人機低空遙感測量技術，能夠對攝影測量內業數據處理要求進行有效滿足。

2.2 大比例尺地形圖的測繪實踐

針對新疆塔城大比例尺地形圖測繪項目，主要作業內容有：制作1:1000正射影像圖、測繪1:1000地形圖。

根據新疆塔城測繪研究院航測生產軟硬件的實際情況，同時對無人機低空遙感測繪技術在影響數據獲取中存在的各種問題進行深入考慮，如不規則的重疊度、基線短、畸變大、像幅小等，為有效處理后期的遙感數據，本次測繪項目主要選用的軟件有PS、ERDAS、PixelGrid等。其中，在實際測繪過程中重要技術應滿足以下要求：

①在布設像控點時，應選用區域布點法，間隔選取旁向2條航線、航向8一10條基線。針對區域網拐點位置，應設置平高控制點。通過選用網絡RTK測量方法，以獲取區域玩平差中檢查點、像控點的高程和平面，對像控點WGS84坐標進行測量，然后有效轉換WGS84大地坐標，將其變為國家2000大地坐標系，異滿足項目技術要求。②在整個無人機低空遙感影像數據處理流程中，控制三角測量是一大難點問題，在極大程度上影響大玻璃窗地形圖測繪的精度。因為地形圖對成圖提出非常高的要求，本次下視數據為航攝的主要數據源，同時抽片處理高重疊度的相片，一對空中三角測量的工作量進行有效降低。因為無人機低空遙感影響所出現的畸變差比較大，所以一定要對獲取的下視數字影像進行有效的畸變差校正，然后才能再進行后續相關工作，如連接模型、相對定向等。與此同時，如果一些策略區域。③在制作DOM過程中，DEM選用高精度DSM匹配算法，一對本測繪區域的DSM數據進行自動提取。通過運用坡度法，以對樹林、房屋進行有效濾波，以獲取高精度、高密度的DEM。針對高植被覆蓋的測繪區域，通過對立體像進行詳細觀測，以有效編輯特征線構TIN、采凳特征點等，對DOM影像進行有效修復等，以對大批量圖幅接邊工作進行有效避免。在調整色調過程中，選用相關專業軟件，有效均光處理原始影像，對燒餅效應問題進行有效解決，同時將統一有效處理測繪區域中的影像色調，以使其和標準色調相接近，篩過后選用PS軟件，對整體色調進行有效調整，以確保地形圖成品顏色的一致性。

針對地形圖測繪，主要選用全數字立體測圖技術方法，選用的測繪作業流程為“先進行內業，然后進行外業。在遵守“外業定性、內業定位”原則下，對空中三角測量成果、無人機低空遙感影像數據進行充分利用，通過對全數字攝影測量工作站進行運用，在立體環境中，對地貌要素和地物要素進行有效采集。然后進行外業，以全面補測地形圖數據，有效調地形圖的屬性，最后將所有數據編繪工作全部工作完成。

2.3 關于空中三角測量誤差來源的深入分析

一般來說，針對測繪區域網中空中三角測量精度，主要存在兩種影響因素，第一，測繪區域網幾何強度的影響因素，包括控制點權值的確定、輔助數據的使用情況、像控點的數量、像控點的分布情況、像控點的精度等。第二，原始觀測數據精度的影響因素，包括影像系統誤差的校正、攝影材料的穩定性、攝影比例尺、航攝儀種類等。

針對新疆塔城地形圖中的各個測繪加密分區的平差精度，通過對其進行深入分析后，不難發現，平差精度誤差的主要來源為：在進行外業過程中，沒有合理布設像控點的位置，導致不能夠明確內業量測的目標點，不能夠獲取較高精度的刺點。綜上所述，在大比例尺地形圖測繪項目中，如果選用無人機低空遙感測繪技術，在測繪難度較高的區域中選擇確定像控點位置時，應對地標點進行提前布置。

2.4 大比例尺地形圖成品精度的有效評估

針對大比例尺地形圖成品，為對其幾何精度進行有效評估，在采集像控點環節中，根據像控點測量要求，且遵守均勻布設像控點位置原則，為便于進行精度檢測，本次共采集310個平高檢查點。通過詳細統計后可知，新疆塔城地形圖成品中存在約9.32m的誤差，滿足精度要求。

3 結語

本文以新疆塔城建鄴區為例，深入研究了大比例尺地形圖對無人機低空遙感測繪技術運用的實踐，通過對固定翼輕型低空無人機搭載單鏡頭相機進行利用，以對1：1000地形圖進行有效測繪。針對平地地形的平面精度，能夠滿足相關規范要求，同時和高層精度相比，平面精度更勝一籌。在高程精度方面，盡管無人機低空遙感測繪技術的攝影測量精度還不能夠滿足相關規范要求，不過通過擬合處理外業的高程，便能夠對高程精度進行有效提高。