無人機航測成圖概況

龍午

摘要：隨著我國現(xiàn)代化步伐的加快，無人機航拍具有的優(yōu)點，注定其將在我國各行業(yè)建設(shè)事業(yè)中發(fā)揮重要作用，本文通過介紹無人機開展航拍所需具備的基本要素和航拍數(shù)據(jù)采集流程，以及最終形成符合要求的大比例尺地圖的數(shù)據(jù)設(shè)計，為無人機的應(yīng)用做了概況性介紹。

關(guān)鍵詞：無人機 航測 數(shù)據(jù)采集

中圖分類號：TV211文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

1 引言

無人機航測作為對信息數(shù)據(jù)采集的一種方式，與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及更新方式相比，無人機航攝系統(tǒng)擁有低成本、高效率，快速及時獲取高分辨率大比例尺影像的優(yōu)勢，是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及更新方式的有效補充。其擁有對天氣的適應(yīng)性強、拍攝成圖精度高、同時間內(nèi)無人機拍攝覆蓋面比傳統(tǒng)作業(yè)大、拍攝成本也比傳統(tǒng)作業(yè)低的四個優(yōu)點。可以采集0.05m、0.1m、0.2m等各種分辨率的正射影像圖，經(jīng)過處理后，可以制作符合國家標(biāo)準(zhǔn)的1：500、1：1000、1：2000、1：5000等各種比例尺的地形圖。可以廣泛應(yīng)用于國家重大工程建設(shè)、災(zāi)害應(yīng)急與處理、國土監(jiān)察和應(yīng)急救災(zāi)測繪數(shù)據(jù)獲取等方面。

2 無人機航測系統(tǒng)組成

無人機航測系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和配套軟件二部分組成，其中硬件系統(tǒng)由五部分組成：無人機飛行平臺、傳感器（數(shù)碼相機）、飛控系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)與遙控器以及地面運輸與保障系統(tǒng)，主要是保障對數(shù)據(jù)的采集。配套軟件部分主要有曝光點設(shè)計軟件、航攝質(zhì)量快速檢查軟件、影像預(yù)處理軟件，主要是對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。最終生成符合國家標(biāo)準(zhǔn)的各種比例尺地形圖。

3 無人機航測成圖流程

本文無人機航測以基于數(shù)碼相機的超輕型飛機航空攝影測量儀器成圖為例。相比于基于全站儀的傳統(tǒng)數(shù)字測圖方法，無人機航測具有大視角、高精度、云下拍攝、無需專用機場、低成本、高效率等特點，在國土資源管理及其他各領(lǐng)域工作中具有很大的潛力。

無人機航測用于測圖主要分為數(shù)碼相機的檢校、航攝外業(yè)測量及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理3個步驟。

3.1 數(shù)碼相機檢校：數(shù)碼相機為非量測相機，光學(xué)畸變大。理想成像條件下，像點、投影中心和相應(yīng)地面點間應(yīng)該滿足共線條件方程式，受攝影物鏡的光學(xué)畸變、CCD不平整等因素的影響，使得像點、相機的投影中心和地面坐標(biāo)的共線方程受到破壞，其結(jié)果勢必影響攝影測量的精度。檢校是基于多片空間后方交會的數(shù)學(xué)解算模型，該模型以共線條件方程為基礎(chǔ)，把控制點的物方空間坐標(biāo)視為真值，整體求解像片內(nèi)方位元素、多張像片外方位元素及附加參數(shù)。

3.2 外業(yè)測量：包括布置控制點、影像獲取及影像質(zhì)量檢查三個步驟。布置控制點可采用常規(guī)測量手段來獲取其坐標(biāo)（通過GPS測量、像片聯(lián)測、空三等方法），分為全野外布點和非全野外布點，全野外布點精度較高，但外業(yè)工作量很大；非全野外布點野外只測定少量控制點主要由內(nèi)業(yè)采用電算加密所得。影像采集直接采用大面陣數(shù)碼相機來獲取；數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查通過影像拼接軟件完成，在現(xiàn)場即可判斷影像拍攝是否成功，以便決定是否需要重飛某條航線或補拍某些像片。

3.3 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理：主要包括影像零級處理及成圖，零級處理包括影像勻光與影像重采樣。利用空三加密軟件對零級處理后的影像進(jìn)行空三加密，并在數(shù)字?jǐn)z影工作站上最終獲取大比例尺圖或其他產(chǎn)品。如下圖所示。

數(shù)碼航空攝影測量流程

4 成圖比例尺的確定

航測比例尺是航測像片上的線段長度與相應(yīng)實地水平距離之比，由焦距與航高之比來確定。通過對測圖進(jìn)行放大到可得到1：500、1：1000等成圖比例尺。

地形圖的精度主要體現(xiàn)在平面精度方面。航測比例尺對平面精度的影響不太顯著，而著重要考慮的是其對高程精度的影響，即航攝比例尺對高程中誤差的影響，依據(jù)不同高程中誤差計算相應(yīng)航高，然后用航攝機焦距f與航高h(yuǎn)之比，即可求得相應(yīng)的航攝比例尺。

不同情況航攝比例尺

5 結(jié)語

與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集手段相比，無人機航測具有機動靈活、高效快速、精細(xì)準(zhǔn)確、作業(yè)成本低、適用范圍廣、生產(chǎn)周期短等多項特點，但同時作為與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集完全不同的一種生產(chǎn)方式，其也有著對作業(yè)硬件、軟件有更高投入和對操作人員素質(zhì)有更高要求的特點。隨著我國各行業(yè)、各領(lǐng)域加快信息化建設(shè)步伐的要求，無人機的應(yīng)用必將得到更進(jìn)一步的提升。

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