无人机低空摄影测量系统在大比例尺地形图中的应用

赵怀利 隗伟

（山东省国土测绘院，山东 济南 250100）

引言

无人机的应用不再仅限于航拍和运输等技术性一般的工作，在低空摄影测量等技术要求较高的行业凸显了重要作用。无人机利用现代遥感技术来进行低空摄影测量的手段开始得到普遍的运用，人机低空摄影测量技术已经在业界得到认可，使测绘行业的现代化及智能化技术取得了进步。

一、无人机低空摄影测量系统的组成

（一）无人机飞行器

本次主要对中海达的iFly-D1四旋翼无人飞行器进行研究。该无人机起降方式为免遥控器自主起降，实用升限≥5000m，作业时间70min，最大飞行速度为15m/s；控制半径：≤15000m（一般电磁环境）；相机焦距为6.2mm，像幅大小为7.5mm×5.7mm，像素大小为0.00208mm。中海达的iFly-D1四旋翼无人飞行器设计中比较独特的一点是使用了轻量化机身设计理念，其载重为2kg；10m2以上平整区域且通视半径100m以上，对于起降场地的要求比较宽松，简单；在该系统中将先进的测绘技术与传统的摄影技术结合起来，能够相对比较快速、安全、可靠地到达一些人工不能到达的区域进行测量，在一些小区域的航测中具有极高的性价比。

（二）无人机影像处理软件

本次研究中所采用的无人机影像处理软件为现代航测全自动空三无人机影像处理软件Cloud-ATVer.1.0。该软件是数字化、智能化水平的摄影测量系统，对当前使用的航摄相机、数码相机、组合宽角相机等多种影像都可以进行处理，因此可以在普通飞机航摄、低空轻型机航摄、无人机航摄、无人飞艇航摄所获取的竖直摄影像等影像数据处理的时候应用该软件。

（三）数字测图系统

本次无人机低空摄影测量中使用了SSK数据采集软件。通过应用该数字测图系统，与以往使用的手轮脚盘方式的测图方式相比，其效率得到显著提升，还能有效减少工作人员的工作量，提升地图测绘的准确性。因为在数字测图系统中还包含了地类数据库，因此就可以根据需求进行选择，还可以在该系统中输出CAD图形，且操作比较简单，因此实用性较强。

二、无人机低空摄影测量在大比例尺地形图中的具体应用

（一）地面控制装置与系统

无人机低空摄影测量体系分为空中的摄影采集装置和地面的控制基站等部分。在地面的控制系统搭建时，至少要包含数传电台、地面控制端的软件及配套计算机硬件等基础装备。从实际应用的角度来看，地面控制系统可在飞行过程中给予无人机飞行的指令，并实时回传定位数据。通过地面控制软件的实时显示和监控功能，还能够获得无人机的飞行数据及所处位置的地理坐标。借助计算机地面控制软件还可及时统计出无人机飞行的实时参数，并根据测绘需求和流程对无人机的飞行路径进行调整和指挥。这一套完整的操作体系也为无人机的自动驾驶创造了安全稳定的应用方式。技术人员可通过预先植入的模拟飞行轨迹，有效保证无人机航行期间自动执飞的平稳与安全。

（二）布测控制点

在大比例尺地形地形图绘测中，对无人机布测控制点是一项重要的工作内容。无人机虽然较有人飞机具有一定的优势，但是由于高度、气流及信号等因素，它同时也具有不稳定的劣势，尤其是用于记录的POS信号系统，在一定程度上局限了无人机在大比例尺地形图中的绘测工作。对此，有必要对无人机进行布测控制点，在布测控制点时要结合实际的路况和绘测对象的难易程度，合理安排控制点的数量和地点，确保GPS网络的正常运行，保障RTK测量工作的同时还要注意控制点与点之间的精密度，确保小于2cm，保证所得数据的精确程度。

（三）像片控制点实地测量

无人机低空摄影测量与航拍测量相比，有平台误差相机移位误差、位置误差等重大误差，为了判断三维测量图的准确性，将数字地形图的草图导入测量区互补的现场布局检查点、现场调整图和电气管线。根据获得的数据准确计算内部和外部行业差异，并使用现场检查测量的数据来确定准确度。

（四）进行外业调绘和相关检查测量

通过现场检查，比较了甘肃发电站项目的测量，得出了相关结论。某些电站项目的测量平面精度比高能量达到规范的标准，但高产数据并不理想。其误差为m = 0.41m，项目的大规模地形也达不到测量标准，需要修正和后处理。

（五）补摄与重摄要求

补充和重拍要求如下：①如果航空拍摄过程中泄漏或图像不符合质量要求，应及时补充照片。②数码图像出现大面积反射或部分缺陷(如云、云等)时，需要补充照片。③漏洞补充应该按照原始设计轨道进行，补充路径的两端一般应该超过漏洞区域外的两条基线。

（六）像控测量质量控制

首先，就像把手刺和装饰的质量检查。确认照片中的位置条件(如手柄)、可见点和装饰符合技术要求。检查可见点草图是否与影像地形相符，以指示注解是否完整且清晰。第二，现场数据检查。检查现场观测手册是否齐全，观测数据内容是否完整。三是检查网络RTK参数和后续处理数据。检查观测参数和观测数据是否删除了总误差和不可靠的数据，并验证观测参数是否正确。检查观测数据的准确性、粗略和不可靠的数据排除、是否检测到已知的点以及不良是否满足极限要求。第四，内部结果检查。确保包含平面坐标系、中央子午线、高程系统、点编号、片段编号、坐标和高程、工作方法、精度等信息的整个测量区域与句柄放置合并图相同。

结束语

总之，将无人机低空摄影技术合理导入测绘工作中，能够降低测绘工作的难度，并且在如今科技不断进步的背景下，只有将无人机应用范围扩大开来，将其真正的作用发挥出来，才可以满足测绘工作的需求，有效实现经济性和高效化的目标，促进测绘工作的稳定顺利发展。