无人机低空摄影测量在城市测绘保障中的应用前景探讨

牛峰 耿召吉

摘要：在我国航空技术不断进步和完善的基础上，为我国无人机低空摄影技术的推广和运用提供了支持，在具体的城镇地籍测量工作中使用无人机低空摄影技术已经是很普遍的现象，该技术的使用，为城镇地籍测量工作的效率和质量奠定了基础。

关键词：无人机；低空摄影测量；城市测绘保障；应用

1无人机选择

考虑到大型航摄平台系统本身的复杂性，无人机低空摄影测量最常用到的空中操作平台是固定翼和多旋翼无人机。固定翼无人机起降场地要求高。飞机包装箱大不方便外业运输、固定翼操作学习复杂，飞行远，危险系数高不适合该项目实验，而多旋翼轻小型无人机具有可在空中悬停、航速较慢、起飞和着陆方便，对场地没有特殊要求、成本低、机动性高等特点，这些特点决定了其在许多领域具有独特的优势。多旋翼轻小型无人机应用于低空摄影测量领域，也是近年来摄影测量的一大研究热点。但是由于该种无人机存在容积小、有效荷载小等特点，只能携带体积较小的非量测性普通摄影机，并且稳定性差、受外界环境影响大。相对于传统航空摄影测量技术来说，想要利用轻小型无人机达到高精度的测量结果基本上是不可能的。因此在实验中我们只利用这种多旋翼轻小型无人机进行面积测量，同时为了验证实验结果的可靠性，在实验中我们采用两种不同价位的多旋翼无人机，腾云智航IflyD6（22万）和大疆Phantom4pro（1.5万），其中腾云智航IflyD6在飞行高度、抗风能力、相机像素上相对于大疆都有比较大的优势。

2无人机低空摄影测量数据处理流程

在无人机摄影技术不断进步和完善的基础上，目前，在自动空三技术不断完善的基础上，在影响匹配技术不断完善的基础上，在海星影响处理技术不断完善的基础上，数据摄影像处理软件的种类也越来越丰富，例如：德国的Inpho系统等等。无人机影像数据处理具体来说，就是在摄影技术的帮助下，取得有关信息，在参数精化的帮助下，在DEM/DOM方法的帮助下，将信息处理工作落实到位。其实际的工作程序是，首先要完成数据的收集工作，接着利用数据平台，有效的缓存GPS/POS数据，有效的缓存影像数据，同时要做好数据的处理工作，接着将数据的智能匹配工作落实到位，在光束法区域网平差方法的帮助下，完成数据的匹配工作，并且要完成数据的平差计算工作，最终确定影像内部和外部的方位情况。合理的分析内部要素，合理的分析外部要素，在此前提下，在密集匹配技术的帮助下，取得三维DSM云点，做好DSM数据的处理工作，最后获取规格格网的DEM。

3无人机低空摄影测量技术在城镇地籍测量中的应用

3.1试验概况

某乡镇为试验位置，该乡镇东边区域到西边区域的长度是800米，南部区域到北部区域的长度是600米，从实验最终的目标出发，要摄影该乡镇主道路的东部位置。

3.2像控制点测量与布置

在实际的航拍过程中，要明确像控制点，确保像控制点的位置地势平缓，同时不存在高大的建筑物，以防止影响摄影的精度，像控制点附近的交通方便，并且和强电磁辐射源保持着一定的距离，要使电位设置超过五度重叠。在该试验的地方，要在区域网法的帮助下，将像控制点的设置工作落实到位，顺着航线的朝向，设置像控制点，要使相邻的两个像控制点的间隔为200米。一般在地势平缓的位置设置点位。要使用蓝色油漆，或者使用黄色油漆，将点位位置标识出来。在CORS网络RTK的帮助下，将点位的空间位置的测绘工作落实到位，同时要反复测绘各个像素点，要处理不超过3厘米的测绘值，一般是计算其平均值。

3.2.1空三加密精度

空三加密精度的计算如下所示：其中，m控是控制点的中误差；m公是区域网内公共点的中误差；d是公共点位置毗邻的较差；n是评估正确度的点数。

3.2.2提升DLG精度的方法

在具体的试验过程中，首先要收集外业点，并且使该外业点具有一定的特点，在测图工作站内部引进该外业点，在立体模型的帮助下，要有效的观测地物和点位相互之间的联系，从而使得测绘人员能够正确的找出位置，接着开展DLG测量工作，要严格的控制光标切准的误差，一般要将误差控制在8cm以下，位1图形定位的准确度提供保障。

4城市测绘保障应用无人机低空摄影测量技术的前景

与其他航测技术相比，无人机低空摄影测量系统具有分辨率高、视角宽及续航时间长等鲜明技术特点及机动灵活、操作方便、自动化水平高及低成本等应用优势，适用于高分辨率低空近景摄影测量，尤其是重点区域及高危区域遥控航摄，不止是负责百平方千米量级测区1：500至1：10000大比例尺测图任务最为经济的技术手段，更是满足用户高效率、高分辨率及时效性测绘应急保障任务需求的航摄技术[5]。同时，无人机低空摄影测量具有现势性高、面积小、比例尺大及像素清晰等鲜明特点，是卫星遥感技术及普通航空摄影不可或缺的补充技术。

无人机低空摄影测量不止能为DLG产品、高精度DEM格网、制作重点地区正射影像及生产大比例尺影像地图提供高分辨率清晰影像数据源，更能满足城市信息化建设获取大比例尺基础性地理空间数据的需求。同时，受技术水平限制，无人机低空摄影测量技术数据处理存在低空飞行器影像重叠度规则不足、倾角过大、像片数量过多及像幅过小等问题难以实现配准及选取影像匹配全自动连接点。近几年来，在影像匹配技术、自动空三技术及海量影像数据处理技术日趋成熟的大背景下，无人机低空影像数据处理软件类型不断丰富，例如：Inpho系统、PixelFactory系统及DPGrid系统等，初步实现自动化数据处理。伴随建设信息化城市进程不断深化，全新规划及实施改造的城区对于所处区域及影响范围内强现势性、高分辨率、大比例尺及高精度网格数字测绘产品较为缺乏。虽然已发射高分辨率卫星影像分辨率达到0.5米级，但是无法满足1：500至1：12000大比例尺成图要求，而无人机低空摄影测量技术侧重于为重点区域提供数字线划图DLG、数字栅格图DRG、高精度数字高程模型DEM、正射影像DOM及高分辨率航摄像片等测绘产品。同时，由于无人机低空摄影测量技术所获取影像分辨率高，经摄影测量处理后正射影像已成为处理应急指挥任务及规划任务的一手资料，并且应用无人机低空摄影测量技术能获取城市及重点区域多角度高分辨率遥感影像，切实解决普通航摄技术及地面摄影技术无法拍摄的死角问题。

此外，值得注意的是，在城市测绘工作过程中，三维建模技术的应用也是一大热点。以基于倾斜攝影与3dsMax插件开发技术的建筑物快速建模为例，首先把获取的影像进行空中三角量测，进一步获取高精度的外方位元素；然后，由3dsMax插件，以所提供的外方位元素为依据，同时结合共线方程，使基于倾斜影像的建筑物多片立体量测得到有效实现，进一步把所测得的数据输入到3dsMax平台，使三维模型得到有效生成；完成上述作业之后，以三维信息为依据，将模型每个面在影像上相应的最优化纹理信息提取出来，然后使纹理自动映射得到有效实现，最终输出模型。

总之，通过本文探究，认识到作为新型摄影测绘技术，无人机低空摄影测量技术具备经济性、快速性、灵活性及机动性等应用优势，是负责百平方千米量级测区大比例尺测图任务最为经济高效的技术方法，能满足城市建设高分辨率、高效率及准确性测绘保障任务的需求，对于城市测绘保障具有不可比拟的积极作用，为加快城乡一体化建设进程及建设智慧型城市、数字化城市作出杰出贡献。

参考文献：

[1]王妍，孔祥仲，贾世真，刘辉.无人机航空摄影测量系统在农村土地确权中的应用[J].测绘与空间地理信息，2015，08：114-116.

[2]卢晓攀.无人机低空摄影测量成图精度实证研究[D].北京：中国矿业大学，2014.

[3]张平.数字正射影像的制作技术及问题探讨[J].北京：测绘通报，2003（10）：28-30.