無人機低空攝影測量在城市測繪保障中的應用前景探討

牛峰 耿召吉

摘要：在我國航空技術不斷進步和完善的基礎上，為我國無人機低空攝影技術的推廣和運用提供了支持，在具體的城鎮地籍測量工作中使用無人機低空攝影技術已經是很普遍的現象，該技術的使用，為城鎮地籍測量工作的效率和質量奠定了基礎。

關鍵詞：無人機；低空攝影測量；城市測繪保障；應用

1無人機選擇

考慮到大型航攝平臺系統本身的復雜性，無人機低空攝影測量最常用到的空中操作平臺是固定翼和多旋翼無人機。固定翼無人機起降場地要求高。飛機包裝箱大不方便外業運輸、固定翼操作學習復雜，飛行遠，危險系數高不適合該項目實驗，而多旋翼輕小型無人機具有可在空中懸停、航速較慢、起飛和著陸方便，對場地沒有特殊要求、成本低、機動性高等特點，這些特點決定了其在許多領域具有獨特的優勢。多旋翼輕小型無人機應用于低空攝影測量領域，也是近年來攝影測量的一大研究熱點。但是由于該種無人機存在容積小、有效荷載小等特點，只能攜帶體積較小的非量測性普通攝影機，并且穩定性差、受外界環境影響大。相對于傳統航空攝影測量技術來說，想要利用輕小型無人機達到高精度的測量結果基本上是不可能的。因此在實驗中我們只利用這種多旋翼輕小型無人機進行面積測量，同時為了驗證實驗結果的可靠性，在實驗中我們采用兩種不同價位的多旋翼無人機，騰云智航IflyD6（22萬）和大疆Phantom4pro（1.5萬），其中騰云智航IflyD6在飛行高度、抗風能力、相機像素上相對于大疆都有比較大的優勢。

2無人機低空攝影測量數據處理流程

在無人機攝影技術不斷進步和完善的基礎上，目前，在自動空三技術不斷完善的基礎上，在影響匹配技術不斷完善的基礎上，在海星影響處理技術不斷完善的基礎上，數據攝影像處理軟件的種類也越來越豐富，例如：德國的Inpho系統等等。無人機影像數據處理具體來說，就是在攝影技術的幫助下，取得有關信息，在參數精化的幫助下，在DEM/DOM方法的幫助下，將信息處理工作落實到位。其實際的工作程序是，首先要完成數據的收集工作，接著利用數據平臺，有效的緩存GPS/POS數據，有效的緩存影像數據，同時要做好數據的處理工作，接著將數據的智能匹配工作落實到位，在光束法區域網平差方法的幫助下，完成數據的匹配工作，并且要完成數據的平差計算工作，最終確定影像內部和外部的方位情況。合理的分析內部要素，合理的分析外部要素，在此前提下，在密集匹配技術的幫助下，取得三維DSM云點，做好DSM數據的處理工作，最后獲取規格格網的DEM。

3無人機低空攝影測量技術在城鎮地籍測量中的應用

3.1試驗概況

某鄉鎮為試驗位置，該鄉鎮東邊區域到西邊區域的長度是800米，南部區域到北部區域的長度是600米，從實驗最終的目標出發，要攝影該鄉鎮主道路的東部位置。

3.2像控制點測量與布置

在實際的航拍過程中，要明確像控制點，確保像控制點的位置地勢平緩，同時不存在高大的建筑物，以防止影響攝影的精度，像控制點附近的交通方便，并且和強電磁輻射源保持著一定的距離，要使電位設置超過五度重疊。在該試驗的地方，要在區域網法的幫助下，將像控制點的設置工作落實到位，順著航線的朝向，設置像控制點，要使相鄰的兩個像控制點的間隔為200米。一般在地勢平緩的位置設置點位。要使用藍色油漆，或者使用黃色油漆，將點位位置標識出來。在CORS網絡RTK的幫助下，將點位的空間位置的測繪工作落實到位，同時要反復測繪各個像素點，要處理不超過3厘米的測繪值，一般是計算其平均值。

3.2.1空三加密精度

空三加密精度的計算如下所示：其中，m控是控制點的中誤差；m公是區域網內公共點的中誤差；d是公共點位置毗鄰的較差；n是評估正確度的點數。

3.2.2提升DLG精度的方法

在具體的試驗過程中，首先要收集外業點，并且使該外業點具有一定的特點，在測圖工作站內部引進該外業點，在立體模型的幫助下，要有效的觀測地物和點位相互之間的聯系，從而使得測繪人員能夠正確的找出位置，接著開展DLG測量工作，要嚴格的控制光標切準的誤差，一般要將誤差控制在8cm以下，位1圖形定位的準確度提供保障。

4城市測繪保障應用無人機低空攝影測量技術的前景

與其他航測技術相比，無人機低空攝影測量系統具有分辨率高、視角寬及續航時間長等鮮明技術特點及機動靈活、操作方便、自動化水平高及低成本等應用優勢，適用于高分辨率低空近景攝影測量，尤其是重點區域及高危區域遙控航攝，不止是負責百平方千米量級測區1：500至1：10000大比例尺測圖任務最為經濟的技術手段，更是滿足用戶高效率、高分辨率及時效性測繪應急保障任務需求的航攝技術[5]。同時，無人機低空攝影測量具有現勢性高、面積小、比例尺大及像素清晰等鮮明特點，是衛星遙感技術及普通航空攝影不可或缺的補充技術。

無人機低空攝影測量不止能為DLG產品、高精度DEM格網、制作重點地區正射影像及生產大比例尺影像地圖提供高分辨率清晰影像數據源，更能滿足城市信息化建設獲取大比例尺基礎性地理空間數據的需求。同時，受技術水平限制，無人機低空攝影測量技術數據處理存在低空飛行器影像重疊度規則不足、傾角過大、像片數量過多及像幅過小等問題難以實現配準及選取影像匹配全自動連接點。近幾年來，在影像匹配技術、自動空三技術及海量影像數據處理技術日趨成熟的大背景下，無人機低空影像數據處理軟件類型不斷豐富，例如：Inpho系統、PixelFactory系統及DPGrid系統等，初步實現自動化數據處理。伴隨建設信息化城市進程不斷深化，全新規劃及實施改造的城區對于所處區域及影響范圍內強現勢性、高分辨率、大比例尺及高精度網格數字測繪產品較為缺乏。雖然已發射高分辨率衛星影像分辨率達到0.5米級，但是無法滿足1：500至1：12000大比例尺成圖要求，而無人機低空攝影測量技術側重于為重點區域提供數字線劃圖DLG、數字柵格圖DRG、高精度數字高程模型DEM、正射影像DOM及高分辨率航攝像片等測繪產品。同時，由于無人機低空攝影測量技術所獲取影像分辨率高，經攝影測量處理后正射影像已成為處理應急指揮任務及規劃任務的一手資料，并且應用無人機低空攝影測量技術能獲取城市及重點區域多角度高分辨率遙感影像，切實解決普通航攝技術及地面攝影技術無法拍攝的死角問題。

此外，值得注意的是，在城市測繪工作過程中，三維建模技術的應用也是一大熱點。以基于傾斜攝影與3dsMax插件開發技術的建筑物快速建模為例，首先把獲取的影像進行空中三角量測，進一步獲取高精度的外方位元素；然后，由3dsMax插件，以所提供的外方位元素為依據，同時結合共線方程，使基于傾斜影像的建筑物多片立體量測得到有效實現，進一步把所測得的數據輸入到3dsMax平臺，使三維模型得到有效生成；完成上述作業之后，以三維信息為依據，將模型每個面在影像上相應的最優化紋理信息提取出來，然后使紋理自動映射得到有效實現，最終輸出模型。

總之，通過本文探究，認識到作為新型攝影測繪技術，無人機低空攝影測量技術具備經濟性、快速性、靈活性及機動性等應用優勢，是負責百平方千米量級測區大比例尺測圖任務最為經濟高效的技術方法，能滿足城市建設高分辨率、高效率及準確性測繪保障任務的需求，對于城市測繪保障具有不可比擬的積極作用，為加快城鄉一體化建設進程及建設智慧型城市、數字化城市作出杰出貢獻。

參考文獻：

[1]王妍，孔祥仲，賈世真，劉輝.無人機航空攝影測量系統在農村土地確權中的應用[J].測繪與空間地理信息，2015，08：114-116.

[2]盧曉攀.無人機低空攝影測量成圖精度實證研究[D].北京：中國礦業大學，2014.

[3]張平.數字正射影像的制作技術及問題探討[J].北京：測繪通報，2003（10）：28-30.