無人機航空攝影測量內外業一體化技術探討

陶美斌

(南寧市勘察測繪地理信息院，廣西 南寧 530000)

0 引言

當前我國的科學技術在飛速發展，直接促進了無人機低空拍攝技術的完善，無人機地形圖的繪制精度也得到了一定的提高。然而，隨著城市建設的不斷擴展，無人機低空航拍技術需要取得進一步的運用與發展，才能夠真正滿足人們對于無人機航空測量的實際需求。本研究簡單描述了無人機航空測量系統在實際應用時的特點以及應用過程，并且分析提高其質量的有效策略。

1 無人機拍攝系統的特點

(1)無人機可以根據不同的天氣情況、地表狀態以及地面狀況對其進行拍攝，天氣本身對于拍攝的影響相對較小，無人機也可以做到遠程操作，更加方便快捷，能夠讓操作本身更加靈敏，而不再完全局限于天氣對地形測量的控制。(2)無人機使用成本相對較低，無論是平臺的搭建，還是無人機設備的日常維護、航拍設備的常規維護，其整體的管理成本都相對較低，但是所獲得的數據能夠滿足我國對于地形測量的實際需求。(3)無人機多為人為控制。無人機的飛行高度可高可低，根據無人機所航拍的地形需求進行選擇。由于無人機航拍其不受到地域的影響，工作人員可通過無人機航拍攝影獲得想要的信息。比如，無人機在進行低空航拍的過程中，由于其自身所帶的攝像機分辨率較高，可以獲得質量非常高的信息，能夠滿足人們對數據處理的要求，極大程度地提高數據的重疊度，進而直接影響無人機的整體效果，并且體現得尤為明顯。(4)無人機可以隨時攜帶，方便在任意場所轉換的工作，并不需要特意申請該地面的空余面積。隨著無人機航拍攝影系統的運用越來越廣泛，其優勢逐漸體現出來，越來越多的人開始重視無人機的應用。無人機的應用能夠幫助社會和科技發展，而小型無人機在地面上的觀測作用也已經成為國際上的研究熱點[1-2]。

2 無人機航拍測量技術的應用流程

在無人機航拍測量技術的應用過程中，應明確其應用流程，其中包括以下幾點。(1)嚴格篩選無人機種類。由于拍攝的對象存在一定區別，在選擇無人機攝影的種類時，也需要考慮到無人機能夠根據對象本身的選擇進行測定。無人機的操作人員在開展操作時，首要考慮的內容就是本次操作的重點目標，需要對重點目標的數據逐一進行具體分析。考慮到重點目標所具有的特性以及針對重點目標的一系列測量實際要求，挑選最適合該地區測量的無人機。由于無人機的種類較多，在選擇無人機時也需要考慮到該地區的天氣、環境，如何進行拍攝以及無人機機翼等一系列問題，提高無人機航拍攝影的整體效果。(2)掌握測量區域的最新信息。由于測量區域經過一段時間后會出現一定的變化，在實際利用無人機開展航空攝影測量時，應考慮到該區域的相關資料信息，并且對所有的信息進行整合。以往在開展無人機航拍測量時出現了一個誤區，認為無人機模擬人工運作可以完全忽視人的作用和意義，甚至有一些工作人員并沒有對該地區的實際狀況進行了解，導致無人機在運作時出現了一系列故障，工作人員卻不知道故障的原因和位置，導致在實際工作開展時，其質量逐步下降，工作時間不斷延后。因此，要求工作人員在實際應用無人機時考慮該無人機所在區域的整體狀態。(3)設計航攝路線。航攝路線直接影響無人機航攝的整體質量，也關系到無人機的整體測量質量。應在不同地區進行區域信息設計分析與整合的過程中，合理選擇最適合該地區攝影的飛行路線，讓無人機的飛行路線得到真正的優化。除此之外，設計好的航線路線也需要在實際應用之前開展相關的模擬測試。(4)由于測量區域的地形數據與信息直接影響無人機對數據的分析與處理，需要掌握該區域的地形信息。(5)運用數字正射影像圖(Digital Orthophoto Map，DOM)與數字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)軟件，提高成像的可靠性。針對成像的處理結果需要進行復查，如果發現有哪部分存在偏差，可以及時進行糾錯。

3 無人機測量中的內外業一體化質量控制

3.1 像片的有效控制

在實際設計每一條飛行線路時，都應該確保線路與線路之間的間隔處于合理且科學的狀態，確保影片的整體成像效果能滿足需求。在攝影測量的途中，需要確保整個測量區域的完整性，對其進行全面覆蓋，讓該區域的航攝測量效果滿足需求，并且不斷減小測量的誤差。在測量區域內無人機航攝的路線應該不小于5條，確保每一條航線與航線之間有相同的相片傾斜角、飛行路線的彎曲度以及旋轉角，并且符合我國的相關規定，保證相片的控制效果以及成像質量。像控點的布設和編號需要注意以下兩點。(1)像控點在實際布設時需要注重布設的全面性，其目的是確保在無人機航攝的過程中，整個測量區域得到全覆蓋，并且提高其測量的整體性與完整性。需要注重無人機像控點布設的科學性以及合理性，確保操作人員的操作效果。還需要復查像控點的布置是否合理。(2)對所有的像控點進行編號，提升無人機航行的效果。

3.2 影像預處理

無人機航空拍攝系統在應用時，其主要的拍攝任務交給無人機所安裝的數碼相機完成。多數情況下，相機的參數性能直接影響無人機航空攝影測量的效果[3]。由于不同的相機本身存在相對較大的偏差，沒有經過處理就攝影，后續工作難以為繼。因此，當前我國無人機航空攝影工作仍舊缺乏高精度的室內外檢測場地。

3.3 空中三角測量

在空中三角測量過程中應做好以下3個方面，提高工作的整體效果。(1)對空三角所經過的全部像控點進行測量，并且聯系平差計算過程中的數據對其進行深入分析。由于無人機航空攝影測量內外業一體化的過程中，需要對所有的外控點進行測量、提升外控點的測量工作質量，首先，需要對已經確定的測量區域進行像控點的布置。由4個像控點進行整體的測量評定，借助模仿功能對精準度a目標的測量工作進行分析，剩下的像控點完成對a目標的精準度分析，需要兩名操作人員對所有的像控點進行掌控，同時需要應用外業工序，在無人機測量的過程中加入計算基礎的控制點，提高空中三角的加密任務精準度。為了盡可能控制實際測量時的偏差，需要利用最大化的實物分析對其進行校準，并且不斷消除無人機航空攝影測量的誤差。(2)區域空三角測量。這種外方位元素需要考慮到對空三測量的整體精準度，其直接影響無人機航測的整體效果。需要嚴格把控區域網空中三角的測量精準度。(3)數字線劃地圖(Digital Line Graphic，DLG)生成的外業操作。DLG能收集并且保存所有的無人機航空測量地形、空間要素以及相關的基本信息、基本屬性功能，讓地圖的數字規劃達到最好的表現效果，并且通過數據了解該區域的整體測量質量。事實上，DLG不僅有保存信息以及分析數據測量數據的功能，也是高現代化、高科技性的工具，能夠進一步幫助無人機完成航空拍攝測量任務。并且對所有的數據量進行及時的更新與管理，利用DLG生成的專題地圖的成效率更高，其質量也能滿足實際需求，可以幫助工作人員以及數據分析人員分析該地區的地形以及實際需求。在無人機航攝過程中，經常會遇到一些特殊的地形，無人機航攝的真實性也難以在特殊地形下得以保證。當出現這種情況時，需要放棄使用無人機測量技術，并且采用傳統的測量方式對該位置進行地形圖的測量與測繪。因此，需要外業技術人員對無人機航攝的實際情況進行補測分析，將補測的數據與無人機航測的數據進行校對。要求技術人員將專業性與實踐經驗相融合。作為技術人員也應該明白，由于DLG可以在最短的時間內形成專題地圖，并且所需要的數據量相對減少，可以滿足我國利用無人機開展航空攝影測量內外業一體化的需求，也能減少使用的數據量，滿足信息系統對空間分布的不同需求，并且更加方便系統分析與系統決策。

4 結語

綜上所述，隨著科學技術的飛速發展，科技存在的目的就是幫助社會創新，并且讓生活變得更加便利。無人機存在的目的就是提高我國地形圖測繪的整體質量、滿足測圖需求。當前利用無人機航空攝影技術，能夠為我國開展各種地形的測量以及城市建成提供質量更好、操作更簡單、成本更低但技術更精湛的支持。