无人机航摄技术在测绘领域的应用

崔燕波

摘要：无人机是一种利用遥控设备和自备程序进行操纵的无人驾驶航空器。无人机航摄技术是继卫星遥感、大飞机遥感之后发展起来的一项新型航空遥感技术。它凭借其机动灵活、操作简便、低空飞行、成本低廉等优势，越来越广泛应用于小面积测绘和高分辨率影像图制作的数据获取过程中。正射影像图是用正射像片编制的带有公里格网、图廓内外整饰和注记的平面图。其形象直观的反映地形、地物和地貌特征，在城市规划、工程设计、土地管理等领域有着广范的应用。

关键词：无人机航摄技术；航摄系统；国土测绘

引言

无人机低空航摄，即以无人机作为摄影平台，搭载相机来进行影像数据收集。而随着无人机航空测量技术的成熟，使得无人机所获取测量数据能快速的制作成地图模拟图，以此被人们所应用。当前无人机测绘在在工程测量领域，因其成本比较低廉且操作相对简单的优势，在区域地形图测绘中应用广泛。

1无人机航摄测量技术

1.1无人机航摄测量技术的特点

无人机航摄测量技术的特点包括：（1）价格的经济和灵活性，操作流程比较简便，勘测周期及地点不受局限，为专场提供了便利条件，同时无需具备专业的起降机场；（2）系统的空间性，该系统虽占用的体积较小，却较为集中，并且具备较成熟的设备技术与整体系统的集成技术；（3）天气条件对其影响较小，能满足地形复杂与云下低空环境的飞行需求；（4）具有较高的影响分辨率且现势性较强，并且其信息采集量较大，数字化层次深，因其具备较高的采编性，满足了不同项目的不同要求，为项目的管理工程提供了便利条件；（5）系统后期的维护工作较为简单且其工程安全性能较高。

1.2无人机航摄系统

无人机航摄系统主要包含飞行平台、飞控系统以及人物设备、数据传输系统以及地面保障设备等几方面。在飞控系统应用则是以飞机导航和控制系统组成，其中有飞控板、GPS接收机、转速传感器、气压传感器、空速传感器以及惯性导航系统等构成；而发射回收系统以无人机发射系统与回收系统所构成；以软硬件所组成的数码相机控制系统是对数码相机设备进行的控制和管理作用；地面监控系统中由地面供电系统、监控计算机、电台以及监控软件等组成。

1.3现状

随着我国科技水平与计算机技术的提升，有效促进了数据通讯技术、数码相机技术、3S以及自动控制技术的发展，从而使无人机航摄技术逐渐趋于成熟，同时弥补了航测遥感技术领域的缺失。无人机自身的航摄系统在我国国家基础地图测绘、通信站建设项目、城市规划、建设数字化城市、突发事件的监控、交通规划、森林规划、灾害评估及预测以及土地整治等领域都得到了广泛的应用。

2测绘领域的应用

2.1土地整治

明确勘测区域范围：该项工作由作业人员到项目的现场进行踏查，并在项目区界址线进行代表性界址点的选取，通过利用手持形式的GPS对其经度和纬度进行实地测量，将测量结果在谷歌地球上体现，作业范围以此为基准。因项目工程中，单体项目规模较小（＞150hm2），测区仅为一个项目，给控制工作造成了一定难度，并缺乏经济性。所以，把比邻的项目合并形成一个测区，仅需一个架次就可完成勘测，并分测区进行航摄参数设计。

测量像控点与控制点：通过对实地情况进行分析，向项目区域内设置8个E级别的控制点，尽量选择较固定的位置进行GPS控制点的设定，以符合高程实测、空测量以及成功检验要求的标准。通常情况下，将普通的混凝土标石埋设在GPS控制点处，标石主要通过现场浇筑混凝土的方式完成，底面规格为50cm×50cm，顶面规格30cm×30cm，高度为50cm，将GPS的钢钉埋设在标石顶部，并在现场标记GPS的具体控制点。将精度为6mm+3pm的双频GPS的接收机作为GPS控制的观测仪器，安置天线时，选择光学对中器（对中精度不超过0.45mm）和三脚架。以上工作在作业开始之前配置各种仪器的参数，利用静态定位的模式完成控制测量工作，点观测时间则通过GPS双频接收机辅助完成，其同步的时间不得少于2.5h。完成观测作业的程序后，对数据进行及时的预处理和传输工作。

2.2小城镇规划

小城镇规划需要高精度空间信息源，特别是处于边远地区的小城镇，面积小、房屋分布散，采用常规航空摄影耗费高，采用人工测量困难多，采用超轻型飞机姿态难控制，而无人机航摄系统以独特的优势，可为1∶2000，1∶5000，1∶10000规划图提供经济快速的数据源。

2.3应急救灾

低空无人机航摄获取的彩色影像经过校正后，会生成相应的数字高程模型以及正射影像图，可以为地质灾害分布状况分析以及判定提供必要的参考依据。通过对监测数据的对比分析，可以及时了解地质灾害隐患点的变化情况，判断其地质灾害是否可能发生，做好必要的防范和应对。在一些地形条件恶劣，人员难以进入的区域，利用无人机可以实现无障碍测量，而且其本身超低空飞行的优势使得其不会受到云层的遮挡，得到的地质信息更加清晰准确，可以极大的提升地质灾害监测的效果。地质灾害发生后，灾害现场的数据信息对于科学、合理、有序、及时地开展救援具有重要的参考作用。以某地震灾害为例，对低空无人机航摄技术在应急测绘保障中的实际应用情况进行讨论。2013年7月，在某县与临县的交界位置，发生里氏6．6级地震。在确认灾情后，紧急调动附近驻扎的某部队进行救援工作。但是，由于地震发生的位置属于山区，道路崎岖难行，地形复杂多变，而且影响范围内存在多个相互分散的村落，人数从数十人到是数百人不等。想要确保救援工作的及时性，抗震救灾指挥部门需要获取地震灾区的实际情况。对周边情况和气候条件进行分析后，决定采用低空无人机航摄技术系统，结合面阵数字相机来获取地面影像数据以及辅助测量数据，并在GIS系统和GPS系统的支持下，实现了测绘信息产品的快速生成，在得到目标区域的影像信息后，经数据预处理，对于分辨率要求不低于0．5m，区域范围在2平方公里左右的范围，可以在2个小时之内完成数字正射影像的制作。受区域通信条件的影响，低空无人机航摄系统采用了降落后下载数据的方式，利用Microstation软件进行影像的快速拼接，最终得到地震灾害发生后区域的原始影像，为救援工作奠定了良好的基础。

2.4水利行业

无人机数据真实、直观地反应了水利工程建设期所造成的地形地貌变化，可从中解译出水资源强度及分布情况，动态监测大型水库和堤防工程的建设施工情况。

结束语

随着我国科学技术的不断发展，在测绘领域中可以应用到越来越多的先进技术，比如卫星遥感技术、航空摄影技术、计算机数据处理技术以及各种影像处理技术等，这些先进的科学技术不断在为测绘行业注入活力。通过该次的研究可以了解到，无人机航摄系统在大比例尺地形图的绘制中有很大优势，所得到的测绘成果也能够满足地形图测绘的相关要求。但无人机航摄系统在测绘过程中也有一定的缺陷，比如：测绘区域内的地下管道、光缆等隐蔽设施，无人机在航摄时无法提供准确的数据。因此建议在大比例尺地形图的绘制中，可以通过无人机测绘与传统测绘相结合的方式来进一步提升地形图的准确性。

参考文献

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[2]张勇超.无人机航拍测绘技术在农村土地利用规划中的应用研究———以江西省石城县洋地村为例[J].江苏农业科学，2016，8（9）：416-421.