杨莉 邓国梁
大连市国土空间规划设计有限公司 辽宁 大连 116011
摘要：无人机技术自问世以来，以其简单、方便、快捷的优势一直受到人们的关注。经过多年的发展，特别是在飞行控制和硬件集成的不断发展中，如今已越来越多地用于各个行业。将无人机用于航空测量和遥感已成为新的热点和技术。而且，这种技术手段由于其固有的优势，给测绘和遥感领域带来了新的活力。本文首先分析了无人机航测的一般过程以及内部数据处理的一些关键点。
关键词：无人机，航测数据，处理
引言
传统的航空摄影测量系统使用大中型飞机作为航空载体，这需要专门的飞机起降点和昂贵的航拍相机，并且主要用于国家和大规模的基础测绘。对天气要求高、成本较高、周期长、机动性差。因此，在生产实践和一般工程应用中，传统的航空摄影测量法有点“笨拙”并且难以快速处理，可以低成本获得高分辨率图像。小型低空无人机航拍技术的发展弥补了传统航拍技术的不足。随着技术的不断进步，无人机航拍测量系统无论是在飞机的飞行稳定性，图像采集摄像机的后处理等方面还是在数据无人机上，都得到了飞速发展，并且具有以下三大优势：无人机航测，高及时性、高分辨率和低成本在各种领域中正变得越来越突出。
一、无人机技术的应用优势
（1）安全性和可靠性
在新时代的飞速发展中，科学技术飞速发展，无人机技术应运而生。具有遥感系统的无人机已集成到许多测绘应用程序中。使用遥感系统，可以有效地控制无人机。计算机技术、图像摄影技术和无人机技术的集成可以充分利用无人机进行测量，而无需飞行。飞行员和地质学家在飞机上进行测量，以确保测量工作的安全性和可靠性。
（2）数据处理成本低
与传统的航拍摄像机相比，无人机控制系统相对简单，但是无人机的成本比普通航拍摄像机便宜约5倍。通常情况下，无人机驾驶员只需要使用遥感系统就可以完成地面操作，而且无人机驾驶员执照的操作相对方便。通常情况下，无人机通常选择轻质的碳纤维复合材料，这为将来的维修和保养工作提供了极大的便利。无人机技术是一种新兴技术，因为机载图像处理设备相对较好并且硬件配置要求普遍较低，数据处理成本低于普通航空摄影机。
二、无人机航测的一般操作过程
首先，数据收集。从飞行区域收集地图和图像数据、地形、气候条件以及控制点或参数。其次，技术设计。为了防止无人机因能量不足而撞上山或发生事故，应根据被调查地区的高低差信息设计无人机的飞行高度，并进行视频控制点和飞行分类。根据调查区域的范围进行排列。第三，设备选型。选择满足航空飞行要求并确保设备和设备状况良好，并表现良好的设备。第四，现场调查。了解调查区域的地形、交通状况、城市分布和人口密度，选择合适的起飞地点和紧急降落区域，并根据技术设计野外图像控制点。第五，飞行检查与控制。飞行前检查，地面站设备是否正常，飞行任务是否正确，飞行平台系统是否正常显示，飞机总成是否稳定等。飞行中的监视，起飞是否正常，飞行中的飞行参数是否正常，着陆点是否正常等；飞行后，检查飞行平台系统是否正常运行以及是否有航空设备。存储设备的POS信息和图片信息是否完整，是否满足生产要求是正常的。第六，内部数据处理和结果整合。根据从野外航空获得的图像数据执行数据处理，并使用专业的航空勘测软件执行天线加密处理，以初始生成数字正交图像（DOM）、数字地面模型（DTM）和数字高程模型（DEM）。
三、无人机航测数据处理
（1）空中三级加密
通过使用在野外收集的具有一定程度的横向重叠和方向重叠的照片，根据几何特征和参考点的坐标执行空中三重加密。根据实际的安全带，选择合适的区域网络协调模型和方法，并通过计算获得加密后的点平面信息和仰角信息。
（2）密集点云数据创建
使用适当的密集匹配算法，紧紧匹配无人机图像数据，对匹配后的图像进行镶嵌和闪避处理，最后生成密集点云数据。
（3）DEM创建
使用空三结果，建立三维模型及其参数文件，并基于该模型生成了对极图像。根据密集点数据，引入特征点、特征线和特征面以创建三角形网络，并执行高程插值处理以根据面积生成大面积的DEM。
（4）DOM创建
利用生成的DEM模型，通过逆解算法执行数据微分校正，使用双线性插值或三次卷积插值方法对照射区域中的图像进行分割和重新采样，然后使用自动生成的镶嵌线对整个测量区域进行建模，确保图像连接流畅。在航空摄影过程中，由于照片的色差，生成的正交图像的颜色和亮度将变得不一致。需要选择多个代表性图像，将图像均匀化、分析效果，然后调整图像以适合整体。用于图像测量区域中颜色信息的标准图像。根据标准样本图像，在测量区域内对正交图像进行全自动色彩调整和平衡处理，使最终DOM的整体颜色均匀一致，色调正常，图像质感良好。
四、生产数字线划图
用于无人机航拍生产的数字线划图的创建主要基于DOM，DTM和航拍后处理软件生成的其他数据，以收集地理空间数据（例如地形、高程）。收集地理信息数据的方法有两种，一种是通过正交图像直接收集，另一种是通过3D测量和制图收集。
（1）直接收集
直接获取正交图像主要使用数字正交图像TIF文件本身，该文件包含准确的坐标信息和针对实际情况的准确比例因子。具体想法是将TIF图像文件导入CASS并创建底图。使用现有的绘图习惯从图像底图中收集数据。由于CASS被广泛使用，因此该方法简单易学，并且数据收集率很高。不利的一面是，各个要素和地形之间的区分不准确，而且容易造成错误的地理位置信息，例如陡峭的山脊、管道和设施、井和其他地理空间数据。
（2）立体映射
三维测量和制图是对对象表面的全面测量和制图，可以像在野外一样直接观察地面地形的真实情况。 StereoCAD是APS摄影测量软件的三个扩展模块之一。是一款用于将立体视觉图像应用于智能现代无人机的软件。提供主动立体识别和等同于CAD数据转换的高级CAD命令。在收集数据之前，可以在StereoCAD中定义并添加多层以存储不同的地理数据信息，然后定义一些快捷键命令以快速提取信息，最后戴上立体眼镜来分析地理空间数据，执行收集。考虑到由正交图像直接数据收集以及三维测绘数据收集方法引起的问题，可以通过将两者结合来弥补这些缺点。
五、测试示例
（1）现场收集
调查区域南北5公里，东西3公里，地势平坦，交通便利。外业采用腻子粉撒十字线或喷漆喷涂相结合的方法制作像控点地标，并使用网络RTK来收集图像控制点坐标。根据测量区域的大小排列42个图像控制点。使用Pegasus F1000无人机获得的照片数据，其测量和控制半径为10 km，电池寿命约为1小时。该相机使用具有2430万有效像素的Sony5100数码相机。无人机管家根据调查区域的现状，建立一条海拔350 m，地面分辨率为6.8 cm的航线，整个调查区域共进行三次测量。
（2）数据处理
通过Pix4D软件处理行业的航空摄影数据，以生成正射影像、DOM和点云数据等，并在成帧后，以正射影像图为基础图，直接收集以下地理空间数据的平面信息。有关道路、房屋、土地边界等的信息。如果在正射影像中诸如陡峭的山脊和线材之类的信息不准确，则可以使用三维测量和制图方法进行数据收集。APS软件的StereoCAD模块主要用于生成3D测量和制图数据，而3D眼镜则用于从正射图像中收集难以区分的地形信息。
结语
随着无人机航测系统软、硬件的不断发展，如航空摄影测量后处理软件、航测相机、航拍雷达以及数据采集技术和设备的不断完善，无人机航测系统将为测绘提供更多的手段，获取更加准确、清晰的数据信息。
参考文献
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