無人機航空攝影技術的應用研究

湖南省勘測設計院，湖南 長沙 410000

隨著現代計算機通信、航空與制造技術的發(fā)展，無人機飛行能力、可靠性與執(zhí)行任務能力不斷提高，并逐漸在測繪領域得到了廣泛應用。根據任務要求，無人機航空攝影技術可獲取不同分辨率的影像，并經處理后獲得一系列的數字產品，測繪速度快、成本低、精確度高。

1 無人機航空攝影技術概述

無人機航空攝影技術是一種以圖像解譯的方式提供數字成果的測繪方式。無人機航空攝影系統(tǒng)由無人駕駛飛行平臺、相機及其控制系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、無線電遙測遙控系統(tǒng)、無人飛行器測控信息系統(tǒng)等組成，具體裝置如表1所示。

表1 無人機航空攝影系統(tǒng)組成

無人機小巧輕便、使用成本低，利用無線遙控設備、機載計算機程控系統(tǒng)進行操控可完成有人飛機不宜執(zhí)行的任務，例如在傳統(tǒng)測量困難地區(qū)、突發(fā)自然災害地區(qū)等執(zhí)行任務，同時航空攝影影像數據處理、建模自動化程度高，時效性強，成圖精度高、質量可靠。

2 無人機航空攝影方案

2.1 作業(yè)區(qū)概況

案例項目為新化縣美麗鄉(xiāng)村建設項目，新化縣缺乏供規(guī)劃設計所需的基礎資料，因此必須開展相關測繪工作。測區(qū)內公路、鐵路交通發(fā)達，湘黔鐵路貫穿全境，區(qū)域內婁懷高速通車里程逾80km。在婁懷高速、滬昆高鐵新化段沿線兩側各300m范圍實施1∶2000數字正攝影像航拍工作，反映沿線地物分布特征及地形起伏形態(tài)，為美麗鄉(xiāng)村規(guī)劃提供基礎圖件，預計工作量為60km2。

2.2 1∶2000數字正攝影像方案

該項目利用低空無人機航攝系統(tǒng)進行航空攝影及DOM制作。

（1）航攝系統(tǒng)設備。無人機航攝系統(tǒng)設備如表2所示。

表2 無人機航攝系統(tǒng)設備

（2）技術路線及工藝流程。1∶2000數字正攝影像獲取及DOM制作技術路線如下：①根據項目要求搜集該項目所需的各種資料，分析、評價資料的使用方法和程度；②根據項目需求及區(qū)域的地理特征，劃分航攝分區(qū)，確定無人機航攝的起降場地、飛行高度、飛行路線、像控點布設與聯測、空三加密、DOM影像制作等內容的作業(yè)流程；③根據技術設計書的要求對作業(yè)員進行技術培訓；④作業(yè)過程中要對階段成果數據進行一、二級檢查與修改；⑤將檢查、修改后的成果提交驗收；⑥提交最終成果。1∶2000數字正攝影像獲取及DOM工藝流程如圖1所示。

圖1 航拍及正攝影像制作工藝流程

3 無人機航空攝影技術的應用情況

3.1 野外航空攝影

該項目滬昆高鐵新化段劃分為1個分區(qū)，命名為HKGT 001；婁懷高速新化段劃分為3個航攝分區(qū)，分別為LHGS 001、LHGS002、LHGS003。航攝因子設計如表3所示。

表3 航攝因子表

該項目航攝共獲得原始影像5378張，原始影像質量符合規(guī)范要求。

3.2 像控點布設

此次航拍共均勻布設像控點75個，如圖2所示。

圖2 像控點分布情況

3.3 數據處理

（1）解析空中三角測量。該項目采用God Work軟件進行無人機影像的空中三角測量,空三解算基本流程如下：①數據準備。準備相機參數、pos數據、原始影像，區(qū)與區(qū)之間航向重疊3～5條基線，旁向重疊1條航帶。②自由網計算。③刺點。確保點位正確。④帶自標定的控制網光束法平差。

（2）數字高程模型制作。根據技術方法和測區(qū)條件，采用計算機匹配數據構TIN的方法生成DSM，然后通過人工編輯，達到滿足正射影像生產的DEM。該項目采用EOS軟件進行數字高程模型制作。①DEM制作基本流程。DSM匹配：參數設置，DSM匹配；DSM編輯：房子過濾，山區(qū)平滑。②質檢方案。該項目DEM為中間成果，不進行驗收。

（3）正射影像制作。DOM影像是該項目的重要成果，采用規(guī)格為50cm×50cm的正方形分幅；采用圖廓西南角坐標公里數編號法，X坐標公里數在前，Y坐標公里數在后，取至0.05km。經分幅，共生成1∶2000數字正攝影像圖208幅。其中，婁懷高速新化段152幅，滬昆高鐵新化段56幅。

3.4 三級檢查一級驗收

該項目對數據成果實行開工前檢查、過程檢查（自檢、互檢、項目部質檢）、最終院檢和驗收制度。驗收工作完成后，按照規(guī)定編寫驗收報告，經審核后隨數據成果上交。

4 結束語

綜上所述，無人機攝影測量技術在現代測繪領域中逐漸得到了廣泛運用，并逐漸成為獲取各種測繪數據的重要手段。根據實踐可得，無人機航測可達1∶2000國家航空攝影測量規(guī)范要求，工作效率高，可生產制作大比例尺地形圖及DEM、DOM和DSM等數字產品，具有良好的應用前景。