丁艳龙
西安市高新区新丈八东路南侧汇鑫， 陕西 西安 710065
摘要：当前我国正全面提升建设项目集约用地水平，不断加快国土资源管理技术信息化进程，积极利用多种技术开展土地资源管理工作。目前对数据采集信息管理和更新服务技术提出了越来越高的要求，使得GIS、GPS、RS技术和无人机航测技术得到广泛应用。相较于其它测量手段，无人机航测技术操作简单、投入经费较少，并且操作人员经过短期培训即可熟练操作。
关键词：无人机航测；效率；质量；改进技术
引言
无人机倾斜摄影测量技术通过无人机低空多位镜头摄影，从不同角度进行数据采集，获取高清晰度的立体影像数据，通过处理软件自动生成三维地理信息模型，快速实现地理信息的获取，进一步扩大了无人机测绘的应用范围，使其在测绘、国土、矿山、林业、电力、数字城市等领域得到了广泛应用。
1技术原理
无人机航测技术是将无人机作为飞行平台，在平台中配置高分辨率摄影仪器与激光雷达等装置，基于影像信息采集系统，远程控制机载设备开展测绘影像采集与同步传输作业，从而实时掌握测区情况。同时，影像信息采集系统由地面监控以及飞行控制系统加以组成。在无人机航测期间，地面监控系统负责对所获取影像信息进行整合预处理、质量检测、构建三维立体模型与生成核线影像。而飞行控制系统负责操控无人机按预定航线飞行，将航线重叠度与旁向重叠度分别控制在70%与50%。在特殊情况下，工作人员远程控制无人机躲避障碍物与修改航线。
2无人机航测的优势
无人机也叫无人驾驶航空器，是一种安装导航模块和动力装置的设备，通过设置飞控程序和无线电装置达到控制飞行的目标，通常来说新型无人机的体积较小、材质更轻，并且利用能源驱动装置。其具体优势体现在以下几个方面。第一，成本低。相较于传统的卫星遥感设备以及航空摄影测量技术，无人机的运行费用和维修成本更低；第二，灵活性强。相较于有人飞机，无人机体型优势明显，对起降条件和场地条件要求很小，能够在短时间完成快速起飞任务需要，即使在地形复杂区域和云雾天气下，依然可以第一时间获取遥感监测数据，完成任务后可以通过滑行的方式回收；第三，操作简单。无人机具有高度的自动化程度，操作人员设定好飞行路线并根据空中与地面情况调整数据就可实现精确测量目标，操作人员经过简单培训即可灵活操作；第四，起飞时间短。无人机的起飞时间较短，无需专门设置跑道，并且可以在短时间内完成多项航测任务，及时收集相关信息数据；第五，高分辨率。相较于传统的航拍技术，无人机获取图像数据能力更强，精度可达到厘米级。凭借以上优势无人机可以进行全天候、实时化的航测，获取高分辨率遥感影像，成为了卫星遥感地面遥感的补充手段。
3无人机航测效率和质量改进技术
3.1原始数据质量控制
航飞数据回来后，内业人员及时对数据(原始影像、POS数据、相机文件)的完整正确性以及质量进行检查。其次利用飞行质控软件对当前飞行的质量进行检查，检查包括飞行范围是否覆盖整个测区、影像的重叠度（航向重叠和旁向重叠）、相片的倾斜角和旋偏角是否在控制范围内、航带弯曲度及航带内飞行高差等。根据航空摄影测量规范（GB/T6962—2005）要求，相片重叠度要求应满足航向重叠一般应为60%-80%，旁向重叠一般15%-60%；相片倾角一般不大于5度，最大不超过15度；相片旋偏角一般不大于15度；同一航线内航高差不大于50m，相邻照片的航高差不大30m；航线弯曲不大于3%。对航片要求主要有：分辨率达标；影像清晰、层次丰富、反差时中、色调均匀；影像上面没有大面积反光、大团云阴影与烟雾，没有任何单块云、密云阴影或烟雾使地物变得模糊的面积超过相片的3%。通过对外业数据的质量检查，对于不符合要求的产品进行补摄或重摄，确保最后提交是高质量的航测资料。
3.2检查校正设备
在无人机航测前，工作人员对机载设备与无人机运行工况进行全面检查，重点检查是否存在设备缺失损坏、摄影设备成像清晰度不达标、数据采集器精度不达标等问题，检修或更换故障设备，减小设备因素对测量精度造成的影响。随后，将无人机放至弹射架上，对无人机的姿态角度加以测量调整，依次测试无人机的机头、机身与尾翼等部位是否可以按指令操作。在确定一切无误后，将飞行控制系统与机载航拍相机进行连接，将降落伞包处于待命状态，准备开展无人机起飞操作。
3.3航摄参数设计
在飞行作业中，无人机的飞行高度、照片重叠度需要预先设计，以满足安全飞行和项目需求。首先，通过地形图比例尺与地面分辨率（GSD）的相关性，确定GSD的取值区间；其次，结合倾斜相机参数，及GSD与航高（H）的关系[1][见式（1）
（1）式中：f为相机主距，mm；a为像元尺寸，mm。由此计算得到无人机航高区间。根据实地勘察所得最高点高度值，确定飞行高度高于最高点，保证飞行安全。本工程项目中，测图比例尺1:500，结合所用设备参数和最高点（130m）信息，将航摄参数设计为地面分辨率3cm，航高153m；由于测区内存在密集居民建筑和深土坑，将航向、旁向重叠度设计为80%、75%，尽量保证能覆盖到所有可见区域的摄影视角。
3.4像控点优化布点方案
本测区若依据航带网法布设像控点，约需布设24个像控点，工作量较大。为此，本实验基于光束法区域网布点方案进行优化，设置4种不同数量及分布的像控点布设方案并考虑POS数据对测图的影响，比较空三加密点精度以及检查点精度，进而得出满足大比例尺测图要求且成图精度最高的像控点优化布设方案。本次航测实测像控点数量为31个，在内业处理中设计4种布设方案进行刺点并参与空三加密平差处理，进而由Pix4Dmapper生成区域网光束法空中三角测量平差报告、制作测区数字地表模型(DigitalSurface?Model,?DSM)、数字正射影像图(DigitalOrthophoto?Map,?DOM)，最终计算所刺像控点的点位误差，并将22个野外检查点与空三测量平差成果进行对比，计算其点位精度，实现对各方案的精度对比。
3.5内业处理质控
空中三角测量是利用航摄像片与所摄目标之间的空间几何关系，根据少量像片控制点，计算待求点的平面位置、高程和相片外方位元素的测量方法。其作业过程主要包括准备工作、内定向、相对定向、绝对定向和区域网平差计算、区域网接边、质量检查、成果整理与提交七个环节。空三处理是整个内业处理中最为重要的一环，它是所有航测产品的基础，无论是正射影像数据DOM、线化采集DLG还是高程数据DEM都是在空三成果的基础上导入相关软件进行生产。本例以GODWORK空三处理软件为例进行分析。
结束语
本文分析平原地区基于区域网法的像控点布设优化方案，得到满足规范要求的最佳方案。该方案有利于减少无人机航测野外像控工作量，提高航测效率，为大比例尺地形图测绘提供精度保障，为无人机航测多元化、产业化发展提供科学支撑。
参考文献
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