无人机航空摄影技术的应用研究

湖南省勘测设计院，湖南 长沙 410000

随着现代计算机通信、航空与制造技术的发展，无人机飞行能力、可靠性与执行任务能力不断提高，并逐渐在测绘领域得到了广泛应用。根据任务要求，无人机航空摄影技术可获取不同分辨率的影像，并经处理后获得一系列的数字产品，测绘速度快、成本低、精确度高。

1 无人机航空摄影技术概述

无人机航空摄影技术是一种以图像解译的方式提供数字成果的测绘方式。无人机航空摄影系统由无人驾驶飞行平台、相机及其控制系统、飞行控制系统、无线电遥测遥控系统、无人飞行器测控信息系统等组成，具体装置如表1所示。

表1 无人机航空摄影系统组成

无人机小巧轻便、使用成本低，利用无线遥控设备、机载计算机程控系统进行操控可完成有人飞机不宜执行的任务，例如在传统测量困难地区、突发自然灾害地区等执行任务，同时航空摄影影像数据处理、建模自动化程度高，时效性强，成图精度高、质量可靠。

2 无人机航空摄影方案

2.1 作业区概况

案例项目为新化县美丽乡村建设项目，新化县缺乏供规划设计所需的基础资料，因此必须开展相关测绘工作。测区内公路、铁路交通发达，湘黔铁路贯穿全境，区域内娄怀高速通车里程逾80km。在娄怀高速、沪昆高铁新化段沿线两侧各300m范围实施1∶2000数字正摄影像航拍工作，反映沿线地物分布特征及地形起伏形态，为美丽乡村规划提供基础图件，预计工作量为60km2。

2.2 1∶2000数字正摄影像方案

该项目利用低空无人机航摄系统进行航空摄影及DOM制作。

（1）航摄系统设备。无人机航摄系统设备如表2所示。

表2 无人机航摄系统设备

（2）技术路线及工艺流程。1∶2000数字正摄影像获取及DOM制作技术路线如下：①根据项目要求搜集该项目所需的各种资料，分析、评价资料的使用方法和程度；②根据项目需求及区域的地理特征，划分航摄分区，确定无人机航摄的起降场地、飞行高度、飞行路线、像控点布设与联测、空三加密、DOM影像制作等内容的作业流程；③根据技术设计书的要求对作业员进行技术培训；④作业过程中要对阶段成果数据进行一、二级检查与修改；⑤将检查、修改后的成果提交验收；⑥提交最终成果。1∶2000数字正摄影像获取及DOM工艺流程如图1所示。

图1 航拍及正摄影像制作工艺流程

3 无人机航空摄影技术的应用情况

3.1 野外航空摄影

该项目沪昆高铁新化段划分为1个分区，命名为HKGT 001；娄怀高速新化段划分为3个航摄分区，分别为LHGS 001、LHGS002、LHGS003。航摄因子设计如表3所示。

表3 航摄因子表

该项目航摄共获得原始影像5378张，原始影像质量符合规范要求。

3.2 像控点布设

此次航拍共均匀布设像控点75个，如图2所示。

图2 像控点分布情况

3.3 数据处理

（1）解析空中三角测量。该项目采用God Work软件进行无人机影像的空中三角测量,空三解算基本流程如下：①数据准备。准备相机参数、pos数据、原始影像，区与区之间航向重叠3～5条基线，旁向重叠1条航带。②自由网计算。③刺点。确保点位正确。④带自标定的控制网光束法平差。

（2）数字高程模型制作。根据技术方法和测区条件，采用计算机匹配数据构TIN的方法生成DSM，然后通过人工编辑，达到满足正射影像生产的DEM。该项目采用EOS软件进行数字高程模型制作。①DEM制作基本流程。DSM匹配：参数设置，DSM匹配；DSM编辑：房子过滤，山区平滑。②质检方案。该项目DEM为中间成果，不进行验收。

（3）正射影像制作。DOM影像是该项目的重要成果，采用规格为50cm×50cm的正方形分幅；采用图廓西南角坐标公里数编号法，X坐标公里数在前，Y坐标公里数在后，取至0.05km。经分幅，共生成1∶2000数字正摄影像图208幅。其中，娄怀高速新化段152幅，沪昆高铁新化段56幅。

3.4 三级检查一级验收

该项目对数据成果实行开工前检查、过程检查（自检、互检、项目部质检）、最终院检和验收制度。验收工作完成后，按照规定编写验收报告，经审核后随数据成果上交。

4 结束语

综上所述，无人机摄影测量技术在现代测绘领域中逐渐得到了广泛运用，并逐渐成为获取各种测绘数据的重要手段。根据实践可得，无人机航测可达1∶2000国家航空摄影测量规范要求，工作效率高，可生产制作大比例尺地形图及DEM、DOM和DSM等数字产品，具有良好的应用前景。