无人机航摄系统数据获取与处理技术初探

【摘要】现如今无人机航摄测量已经成为一种新型的数据获取技术，因为其数据采集相对快捷、成果精度相对较高，是一种非常重要的测量手段。无人机航摄测量与传统的测量手段相比，有着成本低、获取数据速度快、转场容易以及携带方便等优点。下面本文将对无人机航摄系统进行简要介绍，与此同时对其数据的获取以及处理技术进行探讨。

【关键词】无人机航摄系统；数据；获取；处理

1引言

传统航摄技术经过多年的革新与发展已经相对成熟，但其由于灵活度不足、成本相对较高难以很好地完成。无人机航摄测量系统作为一种新型的测量技术，快速高效、灵活机动、成本低以及精细准确，在飞行比较困难的地区以及较小的地区进行高分辨率影像的快读获取具有很大的优势。然而由于无人机飞行的稳定性不好、飞行环境相对复杂以及遥感设备采用的是非量测数码相机，因此存在旋偏角、非量测行以及畸变差相对较大的问题，在进行无人机航摄系统数据的处理时存在很多困难。本人有幸参加我院2011年度研发基金批准设立《无人机航摄技术在地形图测绘中的应用研究》（编号：201103）科研项目，并在当中从事了无人机空三加密和数据处理的相关工作。

2无人机航摄系统简介

飞行平台为无人机，任务设备为影像传感器的航空遥感影像获取系统称为无人机航摄系统。其主要包括飞行平台、飞控系统、任务设备、地面监控系统、发射与回收系统、数据传输系统以及地面保障设备几个方面[2]。其中飞控系统即飞机导航与控制系统主要由GPS接收机、飞控板、气压传感器、转速传感器、空速传感器以及惯性导航系统等部件组成；发射与回收系统由无人机发射系统以及回收系统两部分组成；RC接收机、无线电遥控器、地面供电系统、监控计算机系统和监控软件构成地面监控系统；由软硬件组成的数码相机控制系统指的是控制和管理数码相机的制备；数据传输系统主要由两部分组成即地面和空中，地面部分主要由天线数传接口以及数传电台等构成，天线、数传电台以及数传接口等组成空中的部分。

3数据获取与处理技术要点

3.1数据获取

在利用无人机进行航摄之前要先进行测区的选择，进行选择时要综合地形地物以及海拔等因素考虑。之后要进行航拍范围的确定，根据相应比例尺的飞空底图对适宜的起飞降落场地进行确定。无人机航摄工作组进入作业区后，要与当地的相关的政府部门以及主管测绘部门进行联系，进行备案和相关情况的报备工作，根据作业区的实际情况确定飞降场地，要注意的是起飞和降落的场地要符合没有无线电设备、整体没有突出的障碍物、没有高大的树木以及没有空中管线等的要求，而且为了保证能够安全监控，十千米是起飞场地与摄影区的最大间隔距离[3]。在进行航摄任务时，从任务要求出发，对如何实现其技术指标，實现完全覆盖的规划是非常重要的，目前已经存在成熟的航摄规范可进行参考。

3.2数据处理及要点

3.2.1数据处理流程

3.2.2数据处理

第一，数据处理的准备工作。其主要包括对影像数据进行双拼处理、将POS数据以及影像数据进行整理并存档、分析影响的整体情况和判断飞行质量等。通过对数据进行准备工作可以对后期数据处理的进行可能性作出判断，并由数据处理人员对补飞的数据与否进行决定。

第二，进行空三加密工作。空中三角测量采用广州遥感信息科技有限公司研发的现代航测全自动空三及无人机影像处理系统（Cloud-AT），通过该软件进行控制点加密解算，获取高精度的像对定向点；空三包括双拼虚拟影像区域网平差和单像机影像区域网平差，平差方法采用光束法区域网平差。

Cloud-AT软件在处理方法上采用了不同与传统的空中三角测量方法，其主要特点是：利用POS 或GPS 等飞行数据自动建立航带内和航带间模型间的拓扑关系网便于全自动定向处理；快速、高精度的影像匹配算法大大降低了作业人员的劳动强度。采用光束法区域网方法进行平差解算，对野外测定的平高像控点进行加密和检核，从而为数据采集提供高质量的定向点。

第三，生产4D产品。Cloud-AT可以进行DEM制作：DEM制作采用Cloud-AT中的DEM制作模块进行DEM生产。DEM数据的制作采用在DLG数据中提取地表面数据与外业实测高程点合成，在保证DEM精度的同时，将该步骤工作量减小到最少。

数字高程模型生成以后，主要通过数字微分纠正的方法生成数字正射影像（DOM），之后再通过正射影像的镶嵌完成一幅正射影像的制作。Cloud-AT可利用空中三角测量生成高密度的匹配连接点点云，进行像片微分纠正，可快速进行DOM的生产。

由于无人机的飞行状态是不稳定的，在飞行的过程中的旋偏角相对较大，对核线在绝对定向之后进行采集时，要采集水平核线后再进行IGS测图，完成传统的编辑工作与立体测图工作。

3.2.3数据处理要点

第一，因为无人机在大多数情况下飞行的高度比较低、像幅相对较小，数据量比较大，在进行数据处理时，推荐多机多核或者单机多核工作站的使用，实现利用软件对计算机多核并行的充分利用以及数据处理效率的提高。

第二，因为无人机在进行实际飞行时情况比较复杂，通常不能直接利用准确的POS数据，此时可以根据航线飞行信息对一套POS数据进行假定，实现相片之间相对关系的确定。

4总结

无人机航摄技术经过最近几十年发展，已经成为了一种重要的测量手段，其在调查资产、测绘矿区以及灾害应急响应等应用方面发挥着重大作用。对小区域进行测绘时无人机航摄的灵活性的优势是无可替代的，而对于一些地势比较险恶的地区，测量工作困难，无人机航摄系统的表现是比较好的。

【参考文献】

[1]初爱萍.基于DPGrid 软件的无人机数据处理[J].科技传播.2010（ 10）：196-197.

[2]宗秀影.LPS在无人机数据处理中的应用[J].测绘通报.2011（ 2）： 90-91.

[3]张蕾，万芳琦.无人机航摄系统数据获取与处理的研究[J].江西测绘.2012（04）

作者简介：郑康贵，1981年7月生，男，广东省吴川市，汉，本科，测绘工程师，软件设计师，工科学士学位，主要研究方向：地理信息系统开发，大型GIS空间数据建库。