低空无人机航摄遥感测绘技术在测绘领域的应用分析

张碧林　王文达

摘 要：低空无人机航摄遥感测绘技术在测绘领域具有诸多优点，是卫星遥感与普通航空拍摄的有力补充，能够实现高清晰、大比例尺的测绘，既能够满足基础地理空间数据需求，又能够在应急测绘与重点区域动态监测等领域获得广泛应用。该文主要根据低空无人机航摄遥感测绘的优势与特点，对该技术在测绘领域的发展前景进行分析与预测。

关键词：无人机航摄遥感技术 测绘 摄影测量

中图分类号：P237 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（c）-0080-01

低空无人机航摄遥感测绘技术是通过遥感操控平台，借助无人驾驶飞机在空中进行黑白、红外、彩色拍摄或者录像等技术行为，或者地表、地貌影像数据，并及时传输给操控中心的计算机系统进行数据整理与加工，进而形成二维或三维图像。低空无人机航摄遥感测绘汇集了遥控、遥感、GPS差分定位、通讯以及计算机等现代科技技术，具有较强的发展前景和应用空间。随着遥感测绘技术的发展和进步，以及社会对测绘需求和要求的提高，在我国政府、部队、企业等诸多部门已经获得广泛的应用。机动灵活的优点使其在应急测绘、国家基础测绘、城市规划、公共安全、国防事业等方面取得良好应用效果。

1 低空无人机航摄遥感测绘技术主要运用领域及发展现状

随着国家对无人机航摄遥感测量研究的不断深入，无人机已经突破了传统有限侦查的功能局限，并结合摄影测量技术与现代遥感技术成为国家航空遥感监测体系的重要补充，得到广泛的实际运用。相对于打飞机航测与航天摄影而言，无人机低空航摄在局部区域的测量方面具有突出的优势，能够快速获取高分辨率遥感影像。随着信息化建设的不断推进，卫星遥感影像等技术在大面积1：：5000～1：25000数字化测绘产品生产中的运用愈加成熟，然而在1：500～1：2000比例尺的高清测绘方面依旧没有获得突破性进展。但我国城市信息化建设、公共安全信息化建设需求的不断增大，对1：2000以上的数字化测绘产品需求越来越大，要求也越来越高。在这种背景下，无人机低空航摄遥感测绘技术成为解决这一问题的关键。

从国际范围看，既有全球鹰搭载SAR进行遥感航摄，也有低空无人机加载高精度POS，但在国内范围而言，由于POS高昂的造价限制，目前加载高精度POS的无人机尚不多见。自2009年起，我国国家测绘局航测遥感院并联合国内知名大学及研究中心进行深入研究，取得不错进展，比如我国测绘部门普遍配发的UAVRS-10B等型号的无人机，加载5kg、1.5h的佳能5DMARKII相机，在应急保障、區域测绘、目标定位等方面提供了保障。

2 无人机低空航摄测量的优势与特点

2.1 高效快速，机动灵活

无人机低空航摄具有高效快速、机动灵活的特点，并且其具有较高的安全性。无人机不需要人工驾驶，并且受空中管制和天气因素影响较小，特别适用于局域性、突发性应急事件，能够在恶劣环境下很好的完成拍摄影像。在时间紧、情况特殊、任务紧的应急测绘项目中，无人机低空航摄遥感测绘技术能够起到很好的作用，能够在短时间内快速获取高清晰影像数据，比如地震、山体滑坡、森林火灾等自然灾害，无人机遥感测绘具有极大的优势。此外，无人机具有机身设备轻便、运输灵活的特点，对起降场地与方式的要求很低，并且装备安装、调试、作业快捷，极大的提高了测绘实效性。

2.2 低空作业，高分辨影像

无人机轻便快捷的特点能够使其在超低空进行作业，不会受到云层遮挡的影响，并且在超低空状态下拉近了与地表的距离，使其可以获得多角度、高分辨率影像数据。无人机低空飞行的高度可达到50～100m，获得1：1000的测图精度，达到0.1～0.5m的精度范围，完全展现了低空无人机航摄遥感测绘的突出优点。低空无人机遥感测绘采用即时通讯的方式，航摄数据能够即时传输到地面操控中心的计算机系统进行分析整合，借助相应的计算机软件，快速获得测绘产品。

2.3 运行成本低，周期短

由于无人机不需要建设专门的起降场地，大大降低了建设成本，并且无人机航摄遥感测绘系统的使用成本较低，作业过程中的耗费低，相对于其他集中航空测绘而言，极大的降低了运行成本。此外，无人机操作简单，使得操作员的培养周期较短，减少了人工成本。无人机低空航摄多用于面积较小、大比例尺的情况，机动性与快速经济的特点使其作业周期较短，作业效率较高、作业精度较高，同时也降低了作业成本。

3 低空无人机航摄测量影像数据处理

低空无人机航摄影像数据不能直接形成测绘产品生产，需要经过相关软件进行数据处理才可。低空无人机航摄得到的影响数据并不规则，相片数量多，且影像之间的倾角不具有完全规律性，无法直接实现自动连接配准，这就需要借助影像数据处理软件进行处理。目前我国常用的影像数据处理软件有中国测绘科学研究院的PixelGrid系统、武汉大学与适普公司联合研发的DPGrid系统等。

在无人机获得大量的航摄影像数据后，数据处理软件的主要任务是完成数据的参数精化与DEM/DOM制作。首先将无人机获得的影像数据与GPS/POS数据下载到数据处理系统中进行简单的数据组织整理和智能匹配，结合GPS/POS获得精确的影像内外方位元素。然后在精确影像内外方位元素的引导下，利用密集匹配技术获得三维DSM点云数据，并进行滤波与分类处理，剔除干扰性的点，得到DTM点云，内插获取规则格网的DEM成果。最后，对影像进行辐射空三处理与颜色修正，并对影像进行编辑检查获得高质量的DOM成果。

4 无人机低空航摄测量在测绘领域中的运用前景

无论从国家发展规划还是从近些年的发展趋势来看，我国正处于快速发展时期，带动着各行各业向更高标准发展。城市建设、公共安全、应急事件等都离不开测绘技术的大力支持，尤其是应急性自然灾害的灾后处理、信息化城市建设等方面，对低空无人机航摄遥感测绘技术的依赖更大，因此大力发展低空无人机航摄遥感技术，为国家建设提供实时地理信息数据，为领导决策提供支持具有积极的现实意义。

参考文献

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