摘要：随着我国信息化领域的飞速发展，无人机作为一种新式的飞行设备，在我国工程建设中的很多领域上都得到了广泛的应用。无人机航测技术的发展与普及，地形图的航测费用已经接近甚至低于传统方法。利无人机摄影测量发展迅速，正在进入，实用阶段，已广泛应用于农业、林业、水利、国土资源、交通等国民经济各领域。在实际生产过程中无人机摄影测量技术的应用，节约时间、经济成本，大大地提高了生产效率。
关键词：无人机 摄影测量
无人机航摄系统是一种以无人机为平台，搭载小型影像传感器，借助卫星导航技术、通讯技术实现低空航摄飞行，快速获取地面影像数据的系统。无人机摄影测量系统由无人机摄影测量的软件、硬件两部分组成。硬件系统包括无人机、机载系统和监控系统。其软件系统主要包括航线设计、飞行控制、远程监控系统、航空摄影检查以及数据预处理等五部分，可以说无人机摄影测量系统的软件系统不但实现了快速设计航线、航摄覆盖检查、数据实时传输，而且还有效地解决了程控平行飞行和程控姿态稳定的难点。无人机摄影测量系统的飞行平台是无人驾驶飞行器，具有高分辨率的遥感设备作为记载传感器，低空高分辨率遥感数据作为应用目标，主要用来快速获取及处理地形数据该系统具有机动性强、成本低、外部环境影响小、分辨率高、作业周期短等优势，逐渐成为工程数据获取的重要手段之一。因此，无人机航摄系统的应用，能有效弥补常规航测手段的不足，满足局部、应急工程建设需求。
无人机摄影测量技术的基本原理是利用地面上的固有地形、地物确定三维坐标并且记录其性质，然后将信息传输至计算机中，通过计算机技术，配合绘图系统对收集的数据进行处理，最后输出显示与地形相同的地形图。无人机航空摄影单像片利用中心投影的透视变换技术，而立体测图主要是利用投影的几何反转技术。
国内无人机航测系统用于测绘方面的应用研究也在不断深化，主要应用于大比例尺地图测绘航测成图、地理信息数据获取与更新以及公路、铁路、电力、油气等工程应用等无人机摄影测量技术可满足 1：2000 地形图测绘的要求，在合理选择摄影参数和数据处理方法的前提下，也可以满足丘陵地区及山地的 1：1000 测图要求。本文结合实例分析研究无人机摄影测量技术在生产实践中的应用。
一、测区概况及航摄方案
本应用实例项目为某220kV输电线路施工图勘测。路长约50km，平均海拔600m，最大高差500米，是典型的高山大岭区，植被覆盖较密。这样的地形条件下利用无人机航测完成线路勘测，在国内尚无先例。
航摄方案按单航带设计，航线宽度约1km，沿线路初步设计路径敷设，以满足1：5000/1：500线路平断面成图要求为依据。航线布置图见图1。
图1 航线布置图
二、技术指标
（1）无人机系统
“测量者-1”。
（2）遥感传感器
飞思PHASE ONE P45+全画幅单反数码相机，CCD大小36×24mm，分辨率为7216× 5412像素，每个象素大小为6.8μm，采用45mm定焦镜头，并委托专业检测机构对相机和镜头的内方位元素进行了检测。
（3）航空摄影技术参数
平均航摄比例尺为1:20000，平均飞行高度1400米，相对航高为850m。影像地面分辨率（GSD）为10-20cm之间。
航线与线路设计走向一致，航线间隔及旁向重叠度要求控制在30％～40％之间。航摄像片航向重叠度一般控制在65％～75％之间，不大于80％，不小于60％。全摄区无航测漏洞，航向超出摄区范围六条基线，旁向超出摄区不少于30％像幅。
像片倾斜角小于2°，旋偏角小于 7°，航线弯曲度小于 3％。实际航线偏离设计航线不大于像片上1cm。同航线高差小于30米；像片位移误差小于30米。
三、控制点分布
测区共布设了12条航带，447张航片。野外控制点和检查点采用徕卡1230 GPS快速静态方法采集，实测了84个平高控制点，30个平高检查点。像控点按单航线布点，每对控制点之间基线间隔控制在15条基线左右，如表2所示：
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四、空中三角测量
空中三角测量采用INPHO全数字摄影测量系统，用MatchAT光束法平差软件进行空三计算，输出Pat-B平差软件通用格式成果。空三前首先根据相机检校结果进行畸变差改正。平差过程中发现个别像控点点位不好，精度较差（如：刺在石块上的点）。因此把像控点与附近的检查点互换，检查点作为像控点使用，像控点则作为检查点使用。平差结果见表3和表4：
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从平差结果可以看出，控制点航向跨度达到 15 条基线左右时，空三精度达到了山区输电线路航空摄影测量的技术要求。由于一部分检查点刺点质量较低，导致高程不符值偏大。
五、外业精度检查
本次试验还现场采集了94个杆塔位和50个地形特征点的高程值，把实地测量成果与立体模型中的人工测量成果进行了比较，其结果见表5。
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杆塔位与地形点的内外业高差大小分布情况见图2:
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图2 内外业高差分布图
此结果也说明了空三加密的精度符合输电线路优化选线和平断面图成图的要求。
六、应用效果
通过野外精度检测，可以得出结论：无人机可以胜任地形复杂的大山区航空摄影，其摄影测量成果影像清晰，地面分辨率高，高程测量精度达到了《输电线路航空摄影测量技术规程》中规定的 1：500/1：5000 线路平断面图测量的技术要求，完全可以满足输电线路优化选线以及平断面图数据采集的要求。为输电线路工程提供了一种可以替代常规航空摄影的非常实用的解决方案。
本次无人机摄影采用了飞思 PHASE ONE P45+全画幅单反数码相机，CCD 大小 48× 36mm，相当于佳能 5D Mark II相机的两倍，单航带的有效覆盖宽度达1km以上，可以满足常规地区的选线要求。本工程采用单航带航空摄影与外控，野外控制点布设方案与常规摄影测量类似，控制点航向跨度约 15 条基线，外控工作量较常规航空摄影方法增加一半左右。
七、无人机应用结论及展望
通过项目的研究及工程试验，可以得出结论：
（1）采用无人机低空摄影测量技术，可以快速获取输电线路以及发电厂址等区域的影像，通过采取必要的技术手段和数据处理方法，其成果精度可以满足输电线路1： 500/1：5000平断面图测量以及路径优化选线的要求，也可应用于发电厂、变电站以及风电场 1：1000～1：2000 地形图测绘。该技术对不同地形的适应性较强，对天气条件要求较低，在不具备常规航空摄影条件的场合或时间可以作为一种有效的替代技术手段；
（2）无人机通常搭载非量测数码相机，具有一些与常规航摄仪不同的特性，现行航空摄影测量技术标准中关于航空摄影技术方案和野外控制测量技术方案的一些规定并不完全适用于无人机。实际工作中应结合相关理论和实验数据选择适当的技术方案。
（3）无人机影像数据像幅小、姿态不稳定、数据量大的特点对数字摄影测量软件提出了新的要求。研发适应性更广、更为稳健的影像匹配算法和立体观测自动化程度更高的功能模块，对于无人机摄影测量技术的普及应用至关重要。
（4）为了进一步提高无人机摄影测量的效率，4k×4k以上像幅相机的研发和应用，以及高精度GPS和惯性导航系统的小型化和集成，从而实现稀少或无地面控制条件下的航空摄影测量作业，是下一步研究的重点。高等级电网是国家经济社会发展的重要基础设施，而地理空间信息技术的飞速发展则为我们更加精细高效地完成高等级电网勘测设计提供了技术手段，相信随着空间信息技术的发展，各种新的信息获取技术，如无人机摄影测量与遥感等，将会在电网勘测设计以及风能、太阳能、核能、海洋能等新能源的开发利用上发挥越来越多的作用。
参考文献
[1]邹烈泳.论无人机遥感技术在测绘工程测量中的应用[J].建筑工程技术与设计，2014，（33）：896-896.
[2]刘金亨，吕郁青，张晓博等.无人机遥感在测绘测量中的应用[J].硅谷，2015，（1）：134-134，141.