無人機航測技術的應用與實踐分析

趙衛星 韓亞飛 吳 然 張國慶

（1．上海勘察設計研究院（集團）有限公司浙江分公司，浙江 杭州 310000；2．自然資源部第四地形測量隊，黑龍江 哈爾濱150052；3．南京國圖信息產業有限公司，江蘇 南京 210000）

航測技術在大比例尺地形圖生產等方面發揮了巨大的作用，在技術創新方面需要進行深入的研究。隨著我國科學技術的不斷發展，無人機航測技術有了突飛猛進的進步。無人機飛行質量的不斷提高，為航測開展技術領域的探索提供了良好的技術支持。

1 無人機航測技術

近年來，采用航空遙感方式進行無人機的航測技術的實施，得到了十分理想的航測效果。研究熱點圍繞無人機航測技術的發展和應用展開，從無人機攝影系統組成到無人機航測實際應用等方面，包括對無人機航測技術的研究工作進行了理論探索，取得很多研究成果。運用無人機進行航測，是將無人機作為平臺進行航攝系統的運行，使用小型影像傳感器以及衛星導航等進行協議操控。無線通信技術應用在無人及行測過程中，對地面影像進行獲取。這種航測設計系統的運行具有很多優勢，它不會受到外部環境的影響，分辨率更高、作業周期短且成本較低，獲取的數據更加精確。因此，在工程農業軍事等領域都獲得了廣泛的應用。無人機航空測量技術的發展，在空間數據的獲取和處理上具有更大的優勢，同時，通過不斷提升遙感數據分辨率等具有自主知識產權的國有化生產條件，使得航測的成本也大大降低。

2 無人機航測系統組成

無人機航測技術包括了飛行平臺控制系統、傳感器地面監測系統以及地面運輸和保障系統等多個組成部分。基于我國當前的技術水平，無人機航測技術采用了單反相機飛行系統自動駕駛儀、姿態控制儀等，無人機飛行平臺已經擁有了無人機導航控制等一系列先進系統，實現了無人機對相機方向的矯正等先進技術以及面監控系統、通訊監控技術。

無人機航測系統的軟件部分，對數據能夠進行快速的處理，完善相應軟件之后，應用在航空拍攝的任務中，對設計成果能夠進行繪圖和數據統計。在攝影區進行自動和半自動的曝光點間距的自動調整，確定了航線后，航測的快速檢測軟件中的主要內容包含了例如質量檢查、重疊度、指標檢查等。能夠對于影像進行自動批量檢查，實現了飛行數據的系統配置和系統工作全面自動化，可以對飛行質量進行準確的評估和檢查。

3 無人機航測實際應用

（1）在大比例尺地形圖繪制上，無人機航測系統能夠發揮其獨有優勢，實現航空數碼獲取等工作。通過無人機平臺對被測區開展航空拍攝，進行信息采集，獲取相關的影像資料。

根據所拍攝的地形特點，運用數碼相機的功能，對航線進行不斷優化設計，保障拍攝的影像具有較高的質量和分辨率。在相片的控制測量上，采取區域中增加平高點的方式，利用GPS靜態技術和RTK技術，進行平面坐標的測定，采用GPS曲線將徒工水準點進行測定。在業內的測圖上進行相應的地形的數據收集，做好標記。對地面進行航測，技術要求需要直接用圖示符號方式進行標注。采用數字化技術，按照CASS軟件提出數據標準，對需要的數字地形圖進行編輯，獲取清晰度高、質量好的最佳圖像。在航空攝像上，通過無人機平臺上的數碼相機搭載的方式，獲取更多的高質量航攝相片。

（2）由于我國自然災害頻發，在重大自然災害發生時，災害帶來的破壞和人員損失無法估量。而且由于災害地區信息設備受到破壞，容易導致信息封閉，人員和車輛不能及時到達，使得災害發生后續性的破壞。

如何獲得災害信息，通過衛星來解決，也可以通過載人飛機來解決。但是衛星對地測量費用高，圖像分辨率差，載人飛機出航氣候要求高，而且人員要面對的風險也大。采用無人機進行災區情況的評估和監測，無論是使用成本還是人力資源都具有優勢。而且無人機能夠不受成本和氣候條件制約。在復雜地形、復雜天氣下飛行，如高污染、高輻射、高風險領域，執行無人機的航測飛行，可以得到清晰度高的航測。

應急救災上，無人機航測也能發揮很好的作用。例如一些自然災害發生的時候，由于受到災害的阻礙，往往在攝影上會受到阻撓，采用無人機航測技術，對災區的影像進行高清拍攝，第一時間為指揮中心提供影像資料，遇到惡劣天氣，還可以利用無人機航測獲得更高分辨率的影像，為應急救災指揮中心提供幫助。

（3）例如在我國某省發生了自然災害，由于省內雨量較大，洪澇災害較嚴重，而該省地形復雜多變，實地考察洪澇災情是十分困難的。利用了無人機進行低空飛行，準確地考察到了災情，而且沒有造成任何人員傷亡。在實際的應用中，受大陸氣候影響，該地氣候雨水較多，采用無人機航測技術，依據國家相關規范和標準，對于地形圖航空攝影測量外業規范進行了獲取。采用無人機進行航測，獲得了真彩色影像，行攝面積為50 km2。航攝儀采用了佳能5D mark2，焦距為35 mm，相幅大小為5 616×37 44，像元分辨率為6.41 μm，遙感影像預處理，再進行空中測量的時候，矯正的相片其變差采用無人機航拍的方式，由GPS進行領航計算，獲得的照片色彩均勻，有良好飽和度，能夠真實反映地形情況。作為像控點進行了0.2 m的精度設置，允許最近基礎控制點的平面位置的最大誤差。通過點聯測技術進行檢核，共測的十個已知點四個新設點，采用控制點加密的方式實現后續測量，通過計算，最弱邊相對誤差為1/45 537 m，最弱點點位差為0.035 m。

采用GPS實時動態定位和RTK的方法進行測量，充分利用測控制點數據，采用求解轉換參數，進行重復平均值的測量，在空中進行了空中三角測量，加密方式為自動手動結合，根據人工進行相應的調整和匹配。對調控點進行計算，數據采集上采用了單模型定向的方式，測出定點量，占比總數為4%。在測圖定向超限點的周圍進行野外測量，修正了相關的數據。

4 結語

伴隨科學技術的不斷發展和進步，無人機智能航測設備的使用也得到了蓬勃發展，給人們的生活以及工作帶來了很大改變。繼衛星遙感、大飛機遙感之后，新型航空遙測技術發展起來，例如無人機航測技術，具有機動靈活，實現快速反應的特點，而且精度更高，成本更低。通過實踐和理論研究的不斷深入，今后對無人機航測技術應加大應用范圍，對無人機航測技術的推廣，使得人們對無人機航測技術更加提高了認識，促進無人機航測技術實現大發展。