基于崇州市航測信息提取的無人機(jī)航測技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)分析

■張昕

（中國人民解放軍61287部隊(duì) 四川成都 610036）

基于崇州市航測信息提取的無人機(jī)航測技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)分析

■張昕

（中國人民解放軍61287部隊(duì) 四川成都 610036）

無人機(jī)航測技術(shù)是傳統(tǒng)航空攝影測量方法的新型的、有力的補(bǔ)充，具有高效快速、機(jī)動靈活、作業(yè)成本低、適用范圍廣、生產(chǎn)周期短等特點(diǎn)[1]，在特定小區(qū)域和飛行困難地區(qū)高分辨率影像快速獲取方面具有明顯優(yōu)勢，隨著無人機(jī)與數(shù)碼相機(jī)技術(shù)的發(fā)展，基于無人機(jī)平臺的數(shù)字航攝技術(shù)已顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢。

無人機(jī)航測傳統(tǒng)航測影像畸變對比

1 研究區(qū)域概況和研究意義

1.1 研究區(qū)概況

崇州市位于四川省岷江中上游川西平原西部，坐落于東經(jīng)103°07'-103°49'、北緯30°30'-30°53'之間。面積1090.17平方公里。東鄰溫江、雙流，西與大邑相接，南同新津毗連，北與都江堰市相依，西北部與汶川縣接壤，東距成都25公里，崇州市境內(nèi)屬山地、丘陵、平原兼有的地貌類型，海拔1000米以上的高中山區(qū)占了崇州市總面積的38.4%，低山和丘陵為8.7%，平壩為52.9%。

在5.12汶川大地震之后，崇州市由于地質(zhì)構(gòu)造的破壞，隨后發(fā)生了數(shù)起突發(fā)山洪的自然災(zāi)害，主要集中在崇州市道明鎮(zhèn)地區(qū)。

1.2 研究意義

無人機(jī)航測技術(shù)可以快速機(jī)動的對災(zāi)區(qū)災(zāi)后重建工作提取有效的影像信息，建立新的數(shù)字地形圖。通過對該地區(qū)新的數(shù)字地形圖的生產(chǎn)制作，根據(jù)效率和成果精度等方面分析無人機(jī)航測技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)其未來的發(fā)展方向。

2 研究方法和對比

根據(jù)筆者所要完成的任務(wù)內(nèi)容：獲取崇州市災(zāi)后重建區(qū)域的影像信息，依靠航空相片或購買的衛(wèi)片，也可在國家地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站上下載。但是，根據(jù)以往作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，地理空間數(shù)據(jù)云的衛(wèi)片分辨率較低，比例很小，不適合做較為精密的遙感影像研究。所以依靠衛(wèi)片進(jìn)行地物信息的提取，那就需要購買分辨率較高的衛(wèi)星影像。

2.1 無人機(jī)航測的技術(shù)方法

崇州市附近天氣以多云多霧天氣為主，常規(guī)航測、衛(wèi)星測圖等技術(shù)受到較大限制，無人機(jī)有著靈活、高效的優(yōu)點(diǎn)，將無人機(jī)低空遙感技術(shù)應(yīng)用到成都平原信息獲取中能快速獲得高分辨率影像。但無人機(jī)的飛行姿態(tài)不穩(wěn)定導(dǎo)致其所獲得的相片畸變嚴(yán)重，除此之外，影像重疊、航向彎曲度、航高差也是影響無人機(jī)影像質(zhì)量的重要因素[2]，因此需要通過預(yù)處理的手段糾正。其中預(yù)處理包括了勻色與裁邊、同名點(diǎn)自動測量和影像重疊度計(jì)算、影像快速拼接技術(shù)等。

隨后的外業(yè)控制點(diǎn)測量、平差、以及最后的成圖生產(chǎn)與傳統(tǒng)的采取衛(wèi)片為數(shù)據(jù)源的作業(yè)方式一樣，在此就不過多介紹和比較。

2.2 無人機(jī)航測與傳統(tǒng)航測的一些對比

同樣條件下，亦可以通過購買現(xiàn)有的航片、衛(wèi)片等影像資料，采用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行崇州市災(zāi)后的影像最新信息提取，并對比相應(yīng)的差別，分析出無人機(jī)航測的優(yōu)缺點(diǎn)。

但不難發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)方式獲取的衛(wèi)片、航片都是遙感衛(wèi)星、傳感器、或航天飛機(jī)的大略的拍攝，尤其是衛(wèi)片，涉及到航帶號。這就存在的選圖范圍的問題，筆者在以前的研究工作中就遇到過類似問題，比如此次研究需要獲取崇州市道明鎮(zhèn)的全境的衛(wèi)片，但是并不能保證道明鎮(zhèn)全境的衛(wèi)片圖都落在一張或者較少的幾張衛(wèi)片上，而無人機(jī)航拍技術(shù)卻可以事先控制飛機(jī)和拍攝的區(qū)域，使影像利用率提高，沒有多余的影像，這樣就解決了傳統(tǒng)航測可能需要影像資料較多的問題，解決了這一問題的同時(shí)，也使外業(yè)控制測量和后期生產(chǎn)數(shù)字化產(chǎn)品較少了一定的工作量。

當(dāng)今國際，一些先進(jìn)的傳感器和傳感技術(shù)，使影像獲取實(shí)現(xiàn)了全天時(shí)、全天候。但這中全天時(shí)、全天候并不是絕對的，同樣是陰雨天、或較厚云層覆蓋的天氣，影像效果依然較差，即使是影像效果很好的SPOT5衛(wèi)星在陰雨天或云層很厚的情況下也會對成果質(zhì)量產(chǎn)生明顯的影像。無人機(jī)航測并不具備全天時(shí)的效應(yīng)，不過它良好的機(jī)動性反而彌補(bǔ)了這一不足，凸顯出無人機(jī)航測的最大優(yōu)勢---靈活機(jī)動。例如，衛(wèi)星前幾次飛過崇州市上空獲取影像時(shí)，由于天氣、霧氣等原因?qū)е缕溆跋裥Ч^差，衛(wèi)星周期較長、最新一次路過崇州市上空也不能保證其影像效果達(dá)到最佳。繼續(xù)等待下一個(gè)周期也不是一個(gè)明智的辦法，傳統(tǒng)的航測技術(shù)還會涉及到申請空域等問題。而無人機(jī)就可以選取一個(gè)天氣質(zhì)量良好，適宜航拍的情況下來獲取影像。

從影像質(zhì)量方面來看，現(xiàn)階段，我國較為先進(jìn)的無人機(jī)獲取圖像的空間分辨率達(dá)高達(dá)厘米級理論上能夠滿足1：2000或更大比例尺地形圖成圖的需求。作為大比例尺影像，比起傳統(tǒng)衛(wèi)片航片更適合與應(yīng)用在建筑物密集的城區(qū)使用[3]。

但是通過此次研究，無人機(jī)航測的一些缺點(diǎn)也顯現(xiàn)出來。例如：

（1）由于無人機(jī)質(zhì)量輕，飛行時(shí)傾角相對較大、外方位元素精度低，航向重疊度不規(guī)則等因素導(dǎo)致無人機(jī)影像匹配難度大、精度低，需要后期糾正影像畸變。

（2）低空無人機(jī)航拍屬于低空遙感，影像分辨率和空間分辨率高，導(dǎo)致了影像數(shù)量多、像幅小，造成工作量大，影像處理過程中需要依托較多軟件來自動化處理。

（3）目前我國現(xiàn)有的無人機(jī)續(xù)航時(shí)間都比較短，不適用于大區(qū)域、大范圍的監(jiān)測工作。

3 無人機(jī)航測技術(shù)總結(jié)

通過工作中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，幾種航測技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)對比如表1所示。

表1 幾種航測方法優(yōu)缺點(diǎn)對比表

綜上所述，無人機(jī)航測遙感系統(tǒng)靈活、低成本、大比例尺高精度的特點(diǎn)，在小區(qū)域和飛行困難地區(qū)高分辨率影像快速獲取方面具有明顯優(yōu)勢。無人機(jī)航測遙感技術(shù)是提高測繪成果現(xiàn)勢性的有力手段，是增強(qiáng)測繪應(yīng)急保障能力的迫切需要，是城鎮(zhèn)規(guī)劃，災(zāi)后監(jiān)測等方面的重要技術(shù)支撐。而現(xiàn)階段，我國無人機(jī)技術(shù)的限制，決定了目前無人機(jī)航測技術(shù)還具有明顯的缺點(diǎn)，是傳統(tǒng)航測技術(shù)的一個(gè)補(bǔ)充和支持，還不具備取代和超越的前提。

[1]高姣姣.高精度無人機(jī)遙感地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查應(yīng)用研究 [J]：北京：北京交通大學(xué)，2010.

[2]行曉黎.無人機(jī)遙感影像的處理及應(yīng)用研究 [J]:桂林理工大學(xué)，2011.04.

[3]劉慶元，徐柳華.基于無人飛行器遙感影像的數(shù)字?jǐn)z影測量關(guān)鍵技術(shù)研究.測繪科學(xué)，2010，35(1)：28～30.

V279+.2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-11-165-1