無人機攝影測量技術的探索與運用

摘要：本文探討分析了無人機攝影測量技術的特點，研究了無人機攝影測量技術的應用要點，取得良好的應用效果，希望能夠為相關工作人員提供一定的參考與借鑒。

關鍵詞：無人機;攝影測量技術;GPS技術

中圖分類號：P231? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1007-9416（2020）04-0000-00

0 引言

由于信息化技術的迅猛發展，無人機作為一種新型的飛行設備，被廣泛應用到各個領域中，通過運用無人機攝影測量技術，可以獲得準確的航測數據，促進不同專業之間的協調配合，真正實現勘測設計一體化目標。為了保證無人機攝影測量技術得到更好運用，本文重點分析無人機攝影測量技術的應用要點。

1 無人機攝影測量技術的特點分析

與載人飛機相比較而言，無人機具有重量輕、反應快、速度快、成本低等特點，同時，無人機系統的操作流程較為簡便，受空域管制影響較小，可以快速到達檢測區域，顯著提高測量效率。在以往的信息調查與規劃工作中，工作人員通常會采用高空攝影測量技術或者衛星遙感技術，獲取各類影像數據，但是，這兩項技術操作流程復雜，周期比較長，自動化水平較低，具備較大的局限性。為了保證這些問題得到良好解決，無人機攝影測量技術應運而生，此項技術具有靈活性高、反應快速的特點，應用前景廣闊[1]。

2 無人機攝影測量技術的應用要點

2.1 無人機低空航測系統構成分析

近幾年以來，無人機技術飛速發展，以無人機技術為基礎的無人機攝影測量技術，由于造價低、靈敏度高、操作簡單，應用范圍越來越廣。此項技術主要以無人機為平臺，通過搭載非量測相機，形成飛行控制體系，地面控制系統負責規劃，能夠準確的測量地面影像數據信息，減少錯誤測量數據的出現，提高測量數據的利用效率。和常規的航空攝影測量技術相比，無人機攝影測量技術的維修成本特別低，伴隨國家政策的不斷改進，低空空域逐步開放，無人機審批流程更加簡便，其作業方式越來越靈活，受外界大氣環境影響較小，在短時間內，能夠準確獲取精度的影像數據。無人機攝影測量技術的良好運用，能夠保證常規航測與工程測量中存在的缺陷與不足得到有效彌補，幫助相關人員快速獲取大比例尺地形圖。無人機中搭載的相機，屬于非量測相機，成像速度快。

2.2 無人機攝影平臺設計要點

首先，為了保證無人機攝影測量技術得到更好運用，在無人機攝影平臺設計環節，設計人員要加強總體布局，并結合氣動性能與控制方式，進行安全性設計，將各項先進技術有效整合。在設計過程中，采取后推式雙尾撐結構，確保飛機具備短距離起降功能正常發揮，無人機的飛行控制能力得到顯著提升。在無人機攝影平臺中，飛行控制系統采取自動化控制體系，并以此作為關鍵部件，航攝儀采取數碼單方相機，通過建立二維云平臺，可以進一步提升航攝影像精度，確保相機的仰角與旋偏角得到高效控制[2]。另外，為了精確檢驗無人機攝影平臺資料獲取情況，針對試飛影像資料，進行全方位分析與評估，重點檢驗該平臺的抗震動能力與抗風能力，并嚴格控制相機的曝光時間，找到平臺運行中存在的不足，加以改進，必要時可進行二次開發，保證無人機飛行控制系統更加穩定的運行。

無人機攝影平臺中的控制軟件主要包含兩種，分別是航線規劃軟件和質量管控軟件，其中，航線規劃軟件的主要功能是結合測區實際范圍，以及航向重疊等參數，有序完成航線規劃工作，確保無人機攝影平臺得到高效控制。而質量管控軟件則能夠對無人機航攝質量進行高效管控，一旦發現質量不達標的航片，及時進行補飛，確保航攝質量驗收工作的順利進行。

無人機攝影測量主要分為三種方法，分別是綜合測量方法、全能測量方法與分工測量方法，在這三種方法中，綜合測量方法適合應用在大面積土地測量中，將攝影測量技術和平板儀測量技術有效結合，科學確定地面高程，同時利用無人機攝影像片，更好的了解地面具體情況。而全能測量方法比較適合應用在山地區域，采用立體測圖儀，建立相應的結構模型，獲取地面平面位置與高程數據[3]。與綜合測量方法與全能測量方法不同，分工測量方法，應用在丘陵區域較多，其應用原理是結合平面位置和高程特點，有針對性地進行測量，測量原理和全能測量方法類似，相關人員運用立體測圖儀，快速獲取地形數據信息，進而更好的繪制地形圖。

2.3 數據處理要點

運用APS數據處理軟件，保證GPS無人機數據影像得到高效處理，同時能夠用來制作等高線與DTM等等，數據處理要點如下：

（1）相機內部的定向與畸變糾正。因為無人機搭載相機屬于非量測相機類型，在成像的過程當中，特別容易產生畸變差，所以，要對影像實施畸變差調整，重點是光學畸變差的調整。在改正光學畸變差的過程當中，要求相關人員收集大量的相機參數，從計算機視角的角度分析，采取區域內部的各類影像數據，然后準確標定相機，在相機內部進行定向處理，最終會獲得相機畸變糾正之后的影像數據[4]。（2）影像的有效匹配。無人機受外界風力影像較大，當外界風力過大時，會產生旋偏角，飛行姿態穩定性下降，若采取以往的像素匹配算法，無法快速確定匹配點具體位置，而APS采取具備旋轉尺度的匹配算子，同時運用GPU算法，可以精確的確定出密集匹配點具體位置。（3）融入相控點的空中三角測量。利用無人機采集到的GPS數據，包括影像匹配所獲得的匹配點，運用光束法區域網平差算法，準確計算出相機曝光期間，無人機的飛行姿態。同時，運用實際相控點位置數據，計算出聯合平差，保證最終的測量成果快速轉換成地方坐標。（4）DEM的生成。利用空三算解算方法，獲取無人機飛行姿態，包括其具體位置信息，獲得密集匹配點數據，確保地面加密點數據信息更加準確。相關人員采取坐標內插法，以及濾波算法，能夠獲得準確的DEM數據。采取人工交互方式，將DEM數據進行有效編輯，針對不滿足空間幾何拓撲地物，進行合理的修改，保證DEM數據更加準確。（5）正射影像的糾正與鑲嵌。針對系統已經生成的DEM數據，進行有效糾正，并結合拼接線具體位置，以及陰影區域正射影像鑲嵌情況，合理調整色調，進行勻廣處理，確保正射影像色調的一致性。（6）生成測繪產品。孔三解算結束后，將畸變進行有效糾正，相關人員需要將各項影像數據與空三數據，有序的導入立體測圖中，在立體測圖環境下，通過進行科學測圖，能夠獲得數字線劃圖，同時生成等高線與高程點。

3 結語

綜上所述，通過對無人機攝影測量技術應用要點進行多角度的分析，例如明確無人機低空航測系統構成、無人機攝影平臺設計要點、數據處理要點等等，可以保證無人機攝影測量技術得到更好運用，提高測量數據的準確性與合理性，減輕測量人員的工作壓力。

參考文獻

[1] 鄧志強.無人機傾斜攝影技術在礦山地質災害調查與治理中的應用[J].世界有色金屬，2020（1）：124-125.

[2] 孫國強，潘學鵬.基于無人機傾斜攝影測量技術的城鎮低效用地再開發調查研究[J].江西建材，2019（12）：55+57.

[3] 吳森，陳超，鄧晶，等.無人機傾斜攝影技術在城市化建設中地質災害早期識別應用[J].四川地質學報，2019（4）：629-633.

[4] 馬力鶴，朱彥博，山嵐.電站實物指標調查中無人機傾斜攝影測量技術的應用[J].中國水能及電氣化，2019（12）：58-61+70+37.

收稿日期：2020-03-09

作者簡介：姜華（1982—），男，遼寧沈陽人，本科，工程師，研究方向：無人機測繪。

Exploration and Application of UAV Photogrammetry Technology

JIANG Hua

（Liaoning Natural Resources Affairs Service Center Photogrammetry and Remote Sensing Center， Shenyang Liaoning 110000）

Abstract： This paper discusses and analyzes the characteristics of UAV photogrammetry technology， and studies the application points of UAV photogrammetry technology， good application results have been achieved， hope to be able to provide some reference for the relevant staff.

Key words： UAV; photogrammetry technology; GPS Technology