羅德海

摘要：無人機航空攝影測量技術是城市建設事業發展的重要助力。它不但可以提高測量的總體效率，而且還可以促進整個城市建設事業發展的有序進行，也可以促進到農業生產、城市規劃、氣候和公共服務等各個方面的正常秩序。然而，當前我國航空攝影測量技術的現狀情況來看，仍存在許多不足之處，限制了測繪工程管理項目實施的現代化步伐。因此，提高無人機的航測效率與質量改進的研究是實施測繪工作中的首要任務。

關鍵詞：無人機;航測;效率;質量改進;技術研究

引言：

隨著科技進步和社會發展，我國攝影測量技術大大提高。鑒于無人機空中測量具有實時、高效、智能的特點，其在測量困難地區的區域地形圖中可以發揮重大作用，更可以迅速截取高清圖像。而如何提高無人機航測的效率和質量一直是測繪行業的兩大難題。本文從無人機航測的系統組成出發，對無人機相機設備、飛行平臺和航飛條件三個方面的現狀水平進行分析，得出了限制無人機航測效率和質量的關鍵，并針對這些問題提出了具體的技術改進對策，在實際工作中取得了良好的效果。

1.無人機航測系統構成

無人機航空測量系統由無人機、飛行監視器控制設備、圖像采集設備、數字傳輸設備、圖形傳輸設備、地面接收終端、數字攝影儀測量站和無人機地面遙控設備等部分構成[1]。在進行收集數據的過程中，一旦圖像被曝光，飛行控制系統就會開始對各個主點在曝光時刻所發生的的地址、形態、圖像參數進行采集，這些信息會通過數據傳輸系統和圖片傳輸系統傳輸到地面上的設備。在完成線路規劃后，通過對圖形數據進行預先處理，驗證數據是否正確，并參照沒通過的數據采取補飛或重飛措施。

2、無人機航測效率和質量現狀水平

2.1相機設備

相機設備本身的像素情況與圖像的質量密切相關。如像素越大，圖像就越清晰，像素越小，圖像就越模糊。因此，在實施無人機空中測試時，需要充分考慮攝像機設備本身的像素情況，并從根本上保證圖像的質量和效果。相機設備的對焦曝光時間與圖像的清晰度密切相關，因此在正式的導航測試之前，需要與相機設備的對焦和曝光時間調整相結合。如果環境照明條件較差，應盡可能延長曝光時間，以提高圖像的清晰度。相機設備本身的失真也會損害到拍攝圖像的清晰度，所以在進行航空測試前一定要準確地調整相機設備。

2.2無人機平臺

雖然無人機空中試驗具有良好的優勢，但尚未達到完美狀態，仍存在許多問題。首先，機身不太穩定。由于大多數無人機的結構比較小，其承受性比較弱，容易受到大氣壓沖擊的影響。不同形態的變動相比傳統的航空測量更靈活，更易操作。航空帶布局不合理，重疊角度波動非常明顯。其次，影像幅度雖然小，但數量大。無人機常攜帶非測量型單反相機，為了能夠全面保留區域中的信息，我們可以利用改進航向和橫向重疊來確保[2]，因此會導致成像區域的數量增加，往往對控制工作的發展產生一定的影響。以上條件對無人機的空中測量效果會有不同的影響，從而影響空中測試結果的準確性。只有通過以后的專業軟件改進計算過程，確保計算精度，才能有效避免影響無人機平臺對數據的準確性。

2.3航飛條件

無人機的飛行時間需要結合環境狀況和天氣等進行選擇。盡量避免表面罩影響到拍攝效果，所以盡可能挑選最優的飛行季節。是否擁有充足的光線一般由航區的太陽高度和角度決定。當整個地區高層建筑密集，或有陡峻的山坡，高度相差太明顯時，通常在下午2點飛行。飛行高度影響著實際的地面分辨率，飛行高度越高，地面的分辨率參數越小，拍攝圖像的清晰程度越低。

3、提高無人機航測效率和質量的技術研究

3.1設備選型

第一，當植被稀疏時，選擇焦距離最短的攝像機，因為飛行高度相同時，單一圖像現場覆蓋面積大，同一面積路線和圖像數量少，飛行攝影效率高;第二，根據地形波動和航飛高度范圍選擇相機焦距，其中地形波動相對較大，也就是攝影主光軸垂直表面的地形波動，即測量區域內地面傾角為40°的非起伏坡度，當路線方向和路線間坡度與試驗區一致且主軸與表面垂直時，試驗區的相對波動為零;第三，選擇具有RTK功能的無人機。無人機航測圖像應清晰且對比度適中，能辨別適合地面分辨率的小物體，能創建真切的三維模型，且無云煙和光反射等等。曝光時飛機地面速度影響引起的圖像點位移通常都小于1.5像素，拼接圖像不能明顯模糊、有陰影或錯位。當具有RTK功能的無人機在曝光點的高精度POS數據采集圖像時[3]，由于曝光點的三維坐標可以作為圖像控制點，因此利用該設備可以實現無圖像控制點或較少圖像控制點。

3.2相片的重疊設置和選取

在滿足質量要求的前提下，努力提高飛行高度和減少橫向重疊，可以很好地減少航片的數量，提高運行效率。根據圖像分辨率要求設定飛行高度，天宮無人機空中試驗系統100m地面分辨率為3cm[4]，照片路線可以通過將橫向重疊設置為70%來滿足后期處理要求。質量控制、飛前飛后數據覆蓋完整性檢查要求數據后期處理前刪除浪費掉的劣質照片，減少圖像匹配冗余和匹配時長;空三刺點應選擇清晰的目標照片，避免單個圖像的邊緣飛行失真，會影響匹配的正確性。

3.3攝影分區

航拍照片是地面場景的中心投影構象，地面場景的正投影就是地圖。如果同時要求平面和照片的級別，那么兩個投影效果是相同的;但地球表面的波動會導致成像點的偏差，飛行過程中無人機平臺的波動會導致照片的垂直度發生變化。因此，盡量選擇晴天拍攝航拍照片，而且飛行姿勢要保證非常平穩，這樣才能提升成片率和坐標系中的像素平面質量;當高差大于試驗區相對飛行高度的1/4時，應對設計航路進行分區才能縮小投影基準面引起的投影誤差程度。導航攝影分區界線要與圖紙輪廓一致;該段地形高度差不大于1/6。如果地形高度差符合而且可以保證路線徑直的話，分區跨度應盡可能大，充分覆蓋整個照片區域。當地面高差變化時，攝影分區在地面形狀特征明顯或有特殊要求時可以進行劃分。

結語：

無人機具有機動性強、靈活高效、操作成本低、應用場景覆蓋率高、生產時間短等優點。無人機與測量的結合使無人機航空攝影測量成為大規模空中測量的技術解決方案。數字航空攝影測量法可以經過改進算法來提升圖像匹配和模型的準確性，為后續模型生產提供更好的幾何質量、更豐富的效果和更全面的地理信息。傳統的地形測量所需人員多，費時且低效。對無人機航測技術進行研究發現對設備選型、對相片進行重疊設置與選取并劃分航拍攝影分區可以實現質量的改進，而且大大提高了效率。

參考文獻

[1]向松波.無人機航測精度提高與應用分析[J].地理空間信息，2020，18（07）：38-40+69+6.

[2]張榮輝.低空無人機航測數據精度影響因素分析[J].城市建設理論研究（電子版），2019（21）：32.

[3]李勝才，李禺，陳尚云.無人機航測效率和質量改進技術研究[J].水電站設計，2020，36（04）：41-46.

[4]趙大華.無人機航測技術及其應用分析[J].住宅與房地產，2020（30）：255-256.