芻議無人機低空遙感影像數(shù)據(jù)的獲取與處理

馬曉

摘 要 當前，利用無人機進行低空遙感是一種非常實用的測量手段，在各行各業(yè)都有廣泛的應用。文章結合具體測量實際，簡要闡述了無人機低空遙感影像的數(shù)據(jù)獲取與處理方法，僅供參考。

【關鍵詞】無人機 低空遙感影像 數(shù)據(jù)獲取與處理

在信息高速發(fā)展的時代，如何快速獲取數(shù)據(jù)成為當前科學研究的重點，相比傳統(tǒng)的測量方式，現(xiàn)代衛(wèi)星、大型飛機等航空航天影像測量已經(jīng)得到廣泛的應用。但是這在某些地區(qū)也并不適用，尤其是在西部多云多霧地區(qū)，如果要想獲得高分辨率的影像，就可以使用當前最新型的無人機低空遙感技術。無人機作為現(xiàn)代測量中必不可少的補充手段，具有低空飛行的能力，有效彌補了普通衛(wèi)星與航空測量影像分辨率不高的缺陷。

1 實驗概況

本次無人機遙感測量選擇地震頻發(fā)且氣象環(huán)境復雜的區(qū)域，整個測量區(qū)域的地勢為西北高東南低，本次無人機航測的最高高度為650m，飛行測量的覆蓋面積在10km2，無人機獲得的影像分辨率達到厘米級，總共拍攝500多張影像。

2 無人機低空遙感影像數(shù)據(jù)的獲取

2.1 無人機低空遙感平臺的組成

該遙感系統(tǒng)分為地面部分與空中部門組成，空中部分由遙感傳感器系統(tǒng)、空中自動控制系統(tǒng)與無人機組成。地面部分由無人機航線規(guī)劃系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)組成。空中部分主要借助無人機上的高清攝像機，將無人航拍的影像通過傳感系統(tǒng)傳輸?shù)降孛娼邮障到y(tǒng)中，而地面接收系統(tǒng)可以使用航線規(guī)劃系統(tǒng)來操作無人機的航道，整個系統(tǒng)構成如圖1所示。

2.2 影像的自動獲取

無人機自動獲取遙感影像的流程為：依據(jù)實際測量的需求，要求地面操作人員對拍攝區(qū)域的航線進行合理的規(guī)劃，將事先規(guī)劃好的航線載入到無人機控制系統(tǒng)。然后無人機根據(jù)事先載入的航線，按照預設的航線控制無人機上安裝的高清照相機進行影像的拍攝；然后照相機將拍攝的數(shù)據(jù)進行存儲。

3 影像的處理

3.1 影像的勻色與裁邊

通過對無人機航拍獲取的照片進行對比，可以發(fā)現(xiàn)航測遙感的照片存在顏色、明暗等方面的差異，產生這種原因可能是受拍攝期間天氣、云霧等自然因素的影響，也可能是由于照相機曝光不足造成的。因此要想獲得優(yōu)質的照片，就要使用柵格影像裁剪工具，將照片的邊緣部分裁剪掉，并且對無人機獲得的所有影像進行精細的處理，通過勻色或者裁邊為提高影像的分辨率提供精度保障。

3.2 同點名自動量測與影像重疊度計算

分析與比較兩相鄰影像的匹配來獲得大量的同名點，在本次測量中，相鄰影像的匹配點大概有400多個，同一區(qū)域地點的影像均勻分布，這能夠滿足重疊度計算與區(qū)域網(wǎng)平差的需求，將同名之間的點進行量測后，就能夠得出相鄰影像見的重疊度，如果重疊度與預設的重疊度基本符合，那么遙感影像就能夠進行后續(xù)的再處理操作。

3.3 快速拼接全景影像圖

無人機航測得出的全景影像圖與正射影像圖有較大的不同，全景影像是原始影像采取直接拼接的結果，全景影像無需地面控制點生成已知數(shù)據(jù)，只需要同名點的影像相互匹配即可完成，雖說這種影像快速拼接并不是按照嚴格的方程生成或者拼接得出的，因此兩相鄰的影像之間必將產生較大的接邊誤差，甚至可能出現(xiàn)個別圖發(fā)生錯位的情況，但是該方法適用于自然災害經(jīng)濟救援中，比如5.12汶川特大地震的應急數(shù)據(jù)收集，通過使用無人機遙感系統(tǒng)快速憑拼接的全景影像，得出航拍區(qū)域的具體情況，但是由于接邊處容易產生明顯誤差，因此該方式并不能滿足大比例精度制圖、土地資源調查與環(huán)境檢測的需求。

3.4 區(qū)域網(wǎng)空中三角測量

進行空中三角測量時，需要在地面布設控制點與檢查點，構成區(qū)域網(wǎng)平差，實際試驗中設置40個控制點，設置20多個控制點為檢查點進行平差。這種測量方式能夠有效提高控制點采集的精度，控制點應均勻分布在測量區(qū)域中，或者分布在特征比較明顯的地點。

3.5 生成正射影像

采取空中三角測量的時候可以進行DEM、生成正射影等基礎操作。在本次試驗測量中采取空中三角測量的方式，將無人機航測的影像同名點進行交叉，獲得大量的離散三維點，通過計算機與無人機交互來獲得測量區(qū)域的DEM，然后生成正射影像。

3.6 精度檢查

為了驗證實驗中生成的正射影像的精度，檢查過程中隨機抽取10個以上的地面控制點，對10個控制點的具體位置輸入到地面控制系統(tǒng)中，將屏幕上顯示出的坐標與實測的坐標進行對比，試驗中獲取得到的10個控制點，發(fā)現(xiàn)地面控制點的誤差大小約為0.46m，這充分說明生成的正射影像比較理想，獲得的遙感測量數(shù)據(jù)實用性較高，這滿足了后續(xù)測量與實用的需求。

4 結語

總之，無人機低空遙感作為當前新型的遙感手段，具有非常重要的現(xiàn)實意義。本次實驗研究表示，使用無人機獲得的低空遙感數(shù)據(jù)完全能滿足現(xiàn)實使用的要求，是對衛(wèi)星與大型飛機遙感測量的有效補充，只有掌握好無人機低空遙感數(shù)據(jù)的獲取與數(shù)據(jù)處理方法，才能滿足當前越來越廣泛的使用需求。

參考文獻

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作者單位

西安航空職業(yè)技術學院 陜西省西安市 710089