低空無人機航攝遙感測繪技術(shù)在測繪領(lǐng)域的應(yīng)用分析

張碧林　王文達

摘 要：低空無人機航攝遙感測繪技術(shù)在測繪領(lǐng)域具有諸多優(yōu)點，是衛(wèi)星遙感與普通航空拍攝的有力補充，能夠?qū)崿F(xiàn)高清晰、大比例尺的測繪，既能夠滿足基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)需求，又能夠在應(yīng)急測繪與重點區(qū)域動態(tài)監(jiān)測等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。該文主要根據(jù)低空無人機航攝遙感測繪的優(yōu)勢與特點，對該技術(shù)在測繪領(lǐng)域的發(fā)展前景進行分析與預(yù)測。

關(guān)鍵詞：無人機航攝遙感技術(shù) 測繪 攝影測量

中圖分類號：P237 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（c）-0080-01

低空無人機航攝遙感測繪技術(shù)是通過遙感操控平臺，借助無人駕駛飛機在空中進行黑白、紅外、彩色拍攝或者錄像等技術(shù)行為，或者地表、地貌影像數(shù)據(jù)，并及時傳輸給操控中心的計算機系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)整理與加工，進而形成二維或三維圖像。低空無人機航攝遙感測繪匯集了遙控、遙感、GPS差分定位、通訊以及計算機等現(xiàn)代科技技術(shù)，具有較強的發(fā)展前景和應(yīng)用空間。隨著遙感測繪技術(shù)的發(fā)展和進步，以及社會對測繪需求和要求的提高，在我國政府、部隊、企業(yè)等諸多部門已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用。機動靈活的優(yōu)點使其在應(yīng)急測繪、國家基礎(chǔ)測繪、城市規(guī)劃、公共安全、國防事業(yè)等方面取得良好應(yīng)用效果。

1 低空無人機航攝遙感測繪技術(shù)主要運用領(lǐng)域及發(fā)展現(xiàn)狀

隨著國家對無人機航攝遙感測量研究的不斷深入，無人機已經(jīng)突破了傳統(tǒng)有限偵查的功能局限，并結(jié)合攝影測量技術(shù)與現(xiàn)代遙感技術(shù)成為國家航空遙感監(jiān)測體系的重要補充，得到廣泛的實際運用。相對于打飛機航測與航天攝影而言，無人機低空航攝在局部區(qū)域的測量方面具有突出的優(yōu)勢，能夠快速獲取高分辨率遙感影像。隨著信息化建設(shè)的不斷推進，衛(wèi)星遙感影像等技術(shù)在大面積1：：5000～1：25000數(shù)字化測繪產(chǎn)品生產(chǎn)中的運用愈加成熟，然而在1：500～1：2000比例尺的高清測繪方面依舊沒有獲得突破性進展。但我國城市信息化建設(shè)、公共安全信息化建設(shè)需求的不斷增大，對1：2000以上的數(shù)字化測繪產(chǎn)品需求越來越大，要求也越來越高。在這種背景下，無人機低空航攝遙感測繪技術(shù)成為解決這一問題的關(guān)鍵。

從國際范圍看，既有全球鷹搭載SAR進行遙感航攝，也有低空無人機加載高精度POS，但在國內(nèi)范圍而言，由于POS高昂的造價限制，目前加載高精度POS的無人機尚不多見。自2009年起，我國國家測繪局航測遙感院并聯(lián)合國內(nèi)知名大學(xué)及研究中心進行深入研究，取得不錯進展，比如我國測繪部門普遍配發(fā)的UAVRS-10B等型號的無人機，加載5kg、1.5h的佳能5DMARKII相機，在應(yīng)急保障、區(qū)域測繪、目標(biāo)定位等方面提供了保障。

2 無人機低空航攝測量的優(yōu)勢與特點

2.1 高效快速，機動靈活

無人機低空航攝具有高效快速、機動靈活的特點，并且其具有較高的安全性。無人機不需要人工駕駛，并且受空中管制和天氣因素影響較小，特別適用于局域性、突發(fā)性應(yīng)急事件，能夠在惡劣環(huán)境下很好的完成拍攝影像。在時間緊、情況特殊、任務(wù)緊的應(yīng)急測繪項目中，無人機低空航攝遙感測繪技術(shù)能夠起到很好的作用，能夠在短時間內(nèi)快速獲取高清晰影像數(shù)據(jù)，比如地震、山體滑坡、森林火災(zāi)等自然災(zāi)害，無人機遙感測繪具有極大的優(yōu)勢。此外，無人機具有機身設(shè)備輕便、運輸靈活的特點，對起降場地與方式的要求很低，并且裝備安裝、調(diào)試、作業(yè)快捷，極大的提高了測繪實效性。

2.2 低空作業(yè)，高分辨影像

無人機輕便快捷的特點能夠使其在超低空進行作業(yè)，不會受到云層遮擋的影響，并且在超低空狀態(tài)下拉近了與地表的距離，使其可以獲得多角度、高分辨率影像數(shù)據(jù)。無人機低空飛行的高度可達到50～100m，獲得1：1000的測圖精度，達到0.1～0.5m的精度范圍，完全展現(xiàn)了低空無人機航攝遙感測繪的突出優(yōu)點。低空無人機遙感測繪采用即時通訊的方式，航攝數(shù)據(jù)能夠即時傳輸?shù)降孛娌倏刂行牡挠嬎銠C系統(tǒng)進行分析整合，借助相應(yīng)的計算機軟件，快速獲得測繪產(chǎn)品。

2.3 運行成本低，周期短

由于無人機不需要建設(shè)專門的起降場地，大大降低了建設(shè)成本，并且無人機航攝遙感測繪系統(tǒng)的使用成本較低，作業(yè)過程中的耗費低，相對于其他集中航空測繪而言，極大的降低了運行成本。此外，無人機操作簡單，使得操作員的培養(yǎng)周期較短，減少了人工成本。無人機低空航攝多用于面積較小、大比例尺的情況，機動性與快速經(jīng)濟的特點使其作業(yè)周期較短，作業(yè)效率較高、作業(yè)精度較高，同時也降低了作業(yè)成本。

3 低空無人機航攝測量影像數(shù)據(jù)處理

低空無人機航攝影像數(shù)據(jù)不能直接形成測繪產(chǎn)品生產(chǎn)，需要經(jīng)過相關(guān)軟件進行數(shù)據(jù)處理才可。低空無人機航攝得到的影響數(shù)據(jù)并不規(guī)則，相片數(shù)量多，且影像之間的傾角不具有完全規(guī)律性，無法直接實現(xiàn)自動連接配準(zhǔn)，這就需要借助影像數(shù)據(jù)處理軟件進行處理。目前我國常用的影像數(shù)據(jù)處理軟件有中國測繪科學(xué)研究院的PixelGrid系統(tǒng)、武漢大學(xué)與適普公司聯(lián)合研發(fā)的DPGrid系統(tǒng)等。

在無人機獲得大量的航攝影像數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)處理軟件的主要任務(wù)是完成數(shù)據(jù)的參數(shù)精化與DEM/DOM制作。首先將無人機獲得的影像數(shù)據(jù)與GPS/POS數(shù)據(jù)下載到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中進行簡單的數(shù)據(jù)組織整理和智能匹配，結(jié)合GPS/POS獲得精確的影像內(nèi)外方位元素。然后在精確影像內(nèi)外方位元素的引導(dǎo)下，利用密集匹配技術(shù)獲得三維DSM點云數(shù)據(jù)，并進行濾波與分類處理，剔除干擾性的點，得到DTM點云，內(nèi)插獲取規(guī)則格網(wǎng)的DEM成果。最后，對影像進行輻射空三處理與顏色修正，并對影像進行編輯檢查獲得高質(zhì)量的DOM成果。

4 無人機低空航攝測量在測繪領(lǐng)域中的運用前景

無論從國家發(fā)展規(guī)劃還是從近些年的發(fā)展趨勢來看，我國正處于快速發(fā)展時期，帶動著各行各業(yè)向更高標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展。城市建設(shè)、公共安全、應(yīng)急事件等都離不開測繪技術(shù)的大力支持，尤其是應(yīng)急性自然災(zāi)害的災(zāi)后處理、信息化城市建設(shè)等方面，對低空無人機航攝遙感測繪技術(shù)的依賴更大，因此大力發(fā)展低空無人機航攝遙感技術(shù)，為國家建設(shè)提供實時地理信息數(shù)據(jù)，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供支持具有積極的現(xiàn)實意義。

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