王国强
杭州紫薇园勘测规划设计有限公司,浙江省杭州市310000
摘要：传统的航空摄影测量，受空域申请、航摄周期等影响，在快速响应和小区域的精准测绘中无法满足快速更新的需求。低空无人机航测具有机动灵活、高效快速、作业成本低、生产周期短等优点，迅速成为了传统航测的有力补充。近年来，低空无人机航测已广泛应用于大比例尺地形测绘、精细国土资源调查、地质灾害应急处理、实景三维建模等领域，并取得良好效果。无人机航测在广泛应用时，数据精度是必须考虑的指标。本文对低空无人机测绘精度影响因子进行分析，以供参考。
关键词：低空无人机测绘；精度；影响分析
引言
在我国科学技术快速发展的带动下，使得国内无人机航测技术得到了显著的进步，利用集成高精度的RTK、IMU系统以及改进数据处理算法，能够有效的提升航测的质量和效率，详细在未来无控点测图技术会被大范围的加以运用，从而有效的缩减外业工作量，提升数据的精准性。
1低空无人机遥感系统
无人机遥感利用先进的无人驾驶航空器、遥控技术、传感器、通信和全球定位系统差分定位技术，可自动获得并智能分析土地资源、自然环境遥感和空间信息，例如，地震应用和遥感数据的综合处理、建模和分析技术，其主要特点是可在低空飞行、卫星遥感和航空摄影等，在云层覆盖区也可保障数据的有效采集。数字照相机可作为传感器用于数据的采集工作，并保障良好的图像质量和高空地面的高分辨率。由于无人机遥感平台的机动性和高度适应性，可利用控制装置进行起飞和着陆操作，即使是在天气条件不好的情况下也可进行此项操作。低空遥感系统通过建造用于快速传输和分析遥感数据的控制系统平台，将飞行系统、无线电测试和远程遥控整合在一起。现有的低空无人机遥感系统在不同的部门广泛使用，小型机载遥感设备可对正在运行的图像和数据进行校正工作，交互式处理通过数据校准参数和摄像机拍摄的几何模型提高了无人机绘图的准确性。同时，数据和信息的处理及核实将通过自动图像识别技术直接满足水利工程测绘的当前需要。
2低空无人机遥感的优势
如果将其与卫星等测量仪器进行对比，可发现无人机体积较小，更灵活。具体地说，在实际应用中，起飞条件不高，并且可传送到地图位置，可使用车辆来完成传送，而无须安装特定的起飞跑道，且起飞所需要的面积也较小。无人机起飞适用性更强且更具整合性，由于其尺寸小，装配时间短，能对意外事件作出有效反应，并能在最短的时间内进行最大限度的测绘。不过，无人机的应用需提前申请。无人机的飞行路线可在申请之前进行规划。另外，在飞行期间也可开展校正工作，从而保证按照标准要求来使用无人机。低空无人机遥感加快了图像处理速度，可做到实时的通信传输，所收集的图像在短时间内就会被传输到控制平台上，并且图形分辨率高于其他技术设备的分辨率，从而产生比例不低于1∶500的地图。
3无人机航测数据生产流程
无人机航测的数据的生产流程为：对航测地区的各项信息数据进行收集。针对航测地区的地质情况，地理结构，地形结构等进行评估，并综合分析周边是不是存在特殊建筑结构，之后结合分析结果以及无人机飞行条件来判断无人机航测设备是不是能够飞行。如果所有条件都满足飞行的需要，那么可以利用专业的软件针对飞行线路进行合理的设计，并判断飞行的高度、重叠度等各项重要参数，结合各方面信息数据来制定飞行计划，如果条件允许可以提前进行现场勘查。针对像孔点进行准确的判断和安设，结合航测地区的地质情况，也可以在完成飞行任务之后试试像孔点信息的收集。将设计好的飞行方案传输到飞行控制系统之中，这样才能针对各个重点环节进行影像POS(Po-sitionOrientationSystem，简称POS)数据信息的收集。地面检测系统能够将无人机的飞行情况进行记录，为地面监测人员提供准确的信息。在飞行结束之后，将收集到的航测数据进行下载。
4无人机航测系统构成及特点
4.1无人机航测系统构成
无人机航测系统主要包括无人机飞行器、相机云台、飞控系统、远程通信装置以及配套的数据处理软件等，其中最为核心的为飞控系统。飞行控制系统(flightcontrolsystem，FCS)主要由机载控制部分和地面控制平台组成，机载控制部分主要包括飞行控制计算机、各类机载传感器等。传感器包括惯导系统、GPS差分模组、距离传感器、气压计等，用于实时监测飞行器的高度、航速、航向等关键飞行参数，确保其按规划航线作业。
4.2无人机航测技术特点
1)由于是低空摄影，飞行场地要求比较低，准备工作简便，因此飞行作业方便、执飞周期短、作业速率较高。2)配置较好的各类传感器，可很好地实现适应地形和地物的导航，从而可多角度获取地面目标影像，不仅可以拍摄正射影像，还可进行倾斜摄影测量，除了DOM、DEM等数字产品，还可进一步借助第三方软件生成立体三维模型，数字成果丰富多样。
5低空无人机测绘精度的主要影响因子
5.1无人机机体
目前市场上有多种无人机型号，主要分为两大类：重量较轻的手抛型无人机和重量较重的滑跑或弹射的无人机。无人机机体在飞行过程中的一个重要技术参数是飞行姿态（俯仰角、测滚角和旋偏角）要控制在一定范围之内，通常俯仰角和测滚角要控制在5°范围内，最大不超过12°，而旋偏角要控制在15°范围内，最大不超过30°，当这些角度超出规范规定范围时，则会造成因视角变化大而带来的同名像点观测不准而引起的空三加密整体精度降低的问题。影响这些的一个最重要因素就是飞机机体的抗侧面气流性。从惯性定律来讲，质量大的物体惯性就大，但体积大的物体受气流的面积就大，因此要想减小侧面气流对飞行姿态的影响，就要增大机体质量，减小机体表面积（不含机翼），所以在要求高精度的后期测绘成果情况下，无人机选型时，尽可能地选择机体受侧面气流影像小的机体，即机身小的机体，同时在发动机功率足够的情况下，优先选择重量大的飞机。
5.2定焦镜头
与机身同样重要的还有镜头。镜头上有几个技术指标，分别是主距、最大光圈和畸变系数。用于测绘遥感的相机镜头一个非常重要的特性就是定焦，拍摄过程中焦距不变，从著名的共线条件方程中可以看出后期数据处理的目标是解求出感兴趣目标地物的空间三维坐X、Y、Z，而9个旋转矩阵参数和Xs、Ys、Zs是中间要解求的元素（中间成果），后期数据处理中一般是通过空三加密的方式解求的。一般一个空三加密解算测区多采用同一款相机拍摄，在光束法平差中为减少未知数数量，并且要求像方坐标为观测值，因此相机镜头主距是不可变的，为定值，通常要求精确到微米级。
5.3相机镜头的畸变
普通民用单反相机拍摄液晶显示器上的标准格网的影像，因此普通民用单反相机用于测绘，在所拍摄的航片实际使用过程中，必须要考虑其畸变，即通常需要对其镜头做去畸变改正。该项工作一般认为可在无人机航摄前做，也可以在航摄后做，但笔者根据大量实际生产中光束法平差最终的像点观测精度（如patb平差结果的sigma值）结果，建议航摄前检校。
结束语
近几年，高准确性的POS系统集成的发展速度加快，小型POS系统被用于低空无人机遥感，从而提供了无缝绘图、三维激光扫描等功能的组合，已解决了负载、航程等方面的不足之处，并扩大了低空无人机遥感的使用范围，以更好地开展水利工程项目的测绘工作。
参考文献
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