無人機航空攝影在新農(nóng)村建設中的應用

陸 康

河北省制圖院，河北石家莊 050000

隨著科學技術的不斷發(fā)展，無人飛行機應用越來越廣泛，利用無人飛行機作為航空測量手段也是當前比較先進的一項技術，在當前新農(nóng)村建設中，需要利用先進的技術進行測量，能夠更加準確的分析建設中存在的各種問題。完整的無人機遙感系統(tǒng)主要由無人飛行器、傳感器、通訊系統(tǒng)和地面檢測控制等部分組成，這樣的一種先進技術能夠有效實現(xiàn)測量工作，對于新農(nóng)村的建設提供一定的基礎。無人機系統(tǒng)可以與數(shù)碼相機有機結合組成一個航測系統(tǒng)，這種無人駕駛的飛機具有很大的靈活性，能夠進行云下攝影，獲得高分辨率的影像圖，在當前的很多領域中已經(jīng)被廣泛應用。

1 有關無人機航空攝影的相關內容闡述

無人飛行機在當前的很多領域中已經(jīng)被廣泛應用，無人機航測系統(tǒng)能夠在地形圖測繪、地質災害調查和土地監(jiān)測利用等方面被廣泛應用，而且發(fā)揮著很大的作用。無人機遙感技術主要由無人飛行器、飛控系統(tǒng)、傳感器、通訊系統(tǒng)和地面測量控制等六個部分組成，無人航測技術相比于原有的航測系統(tǒng)，具有很大的靈活性和經(jīng)濟性，能夠實現(xiàn)低空攝影，可以獲得高分辨率影像。而且當前的無人測繪系統(tǒng)已經(jīng)成為國內外研究的重點，從研究的最初階段已經(jīng)開始應用到各個領域中，其中我國將無人機航攝系統(tǒng)已經(jīng)作為我國測繪地理信息科技發(fā)展中的一項重要規(guī)劃。近年來，很多的區(qū)域已經(jīng)具備專門的無人機航攝技術和隊伍，無人機航攝技術在我國新農(nóng)村建設中將會發(fā)揮重要的作用，促進我國經(jīng)濟的建設。利用無人機進行測繪，獲得的相關數(shù)據(jù)信息是基本的地理信息資源，在新農(nóng)村建設中，通過對這些數(shù)據(jù)信息進行分析，就可以對土地進行規(guī)劃設計。能夠有效實現(xiàn)地理信息的收集、識別和更新，對相關的決策進行監(jiān)督和預測，保證我國新農(nóng)村建設的順利發(fā)展。

2 新農(nóng)村建設中的無人機應用

在我國新農(nóng)村建設的過程中，測繪地理信息低新農(nóng)村建設中的重要內容，要充分發(fā)揮測繪地理信息的基礎性和先進性作用。在當前我國新型城鎮(zhèn)化的建設過程中，對于精度高、比例尺大的一些測繪地理信息成果的需求也是越來越大，在當前新的技術下，將無人機與現(xiàn)代遙感技術和測量技術有機結合在一起，使無人機能夠實現(xiàn)一種低空測量，能夠實現(xiàn)高分辨率和操控方便的一種攝影技術。在當前的新農(nóng)村建設中，遙感技術的應用還是存在一定的局限性，雖然遙感技術具有很高的分辨率，而且新農(nóng)村的建設的面積不是很大，如果考慮利用傳統(tǒng)的飛機進行航攝，成本較高，因此，無人機航攝系統(tǒng)的應用是十分有利的，無人機航攝系統(tǒng)應用靈活，效率高，使用成本低，可以獲得高分辨率影像，將其作為農(nóng)村建設中重要的航測技術是十分有效的。無人機在新農(nóng)村建設中，主要通過無人機影像和數(shù)據(jù)的處理分析等完成測量工作。

3 相關技術分析

3.1 無人機攝影

在實際的應用過程中，需要首先應用到無人機進行低空攝影，其中飛行的方向就是攝影區(qū)延伸的方向，無人機影像會采用一些專用的軟件進行攝像，獲得的影像清晰、層次豐富，能夠識別地面上各種的小的事物。其中內業(yè)應用到空三解算軟件進行空三加密，主要利用到全自動自動提取DTM/DSM軟件，是一種立體像，能夠獲得地表模型，能夠自動過濾掉建筑、植被等，形成一種數(shù)字化的高程模型，利用空三成果對DSM進行色彩化處理，就可以制作出1∶2000數(shù)字正射影像。

3.2 空中三角測量

無人影像機存在的問題相對比較多，其中有影像的數(shù)量多、影響的傾斜度大和比例尺等的問題，對于無人機航攝影像，利用傳統(tǒng)的空三系統(tǒng)是不能實現(xiàn)自動測量的。很多的商業(yè)系統(tǒng)中都應用到無人測量系統(tǒng)，其中比較有代表性的測量系統(tǒng)是Inpho系統(tǒng)，利用無人機數(shù)碼影像資料和相片控制點測量成果進行空三角加密，會得到一個加密成果，包括大地坐標、像點坐標和影響的方位元素等。每個像的連接點都是均勻分布的，每個標準點位區(qū)都是有連接點，可以實現(xiàn)自動相對定向。

3.3 基于GPS的相片控制測量

在實際的測量過程中，需要根據(jù)任務要求和測量區(qū)域的地理環(huán)境特征，選擇其中的一些點作為基礎的控制點，在項目測區(qū)范圍內，利用單點靜態(tài)GPS進行觀測，獲得GPS點三維坐標，結合水準面模型，進行精度連測檢驗和驗證，通過相關的實踐驗證，能夠有效實現(xiàn)地形圖的精度要求。其中相片控制點需要按照區(qū)域網(wǎng)進行布設，其中的平高需要按照周邊布點原則進行布設，對于相片控制點的測量全部采用的是RTK方法施測。影像合成之后就可以從中讀取有關的數(shù)據(jù)信息，所以合成的過程也是十分重要的，無人機影像輻射信息會存在一定的差異，在影像合成過程中，還需要考慮到地形起伏的影像，如果合成效果不佳，就會形成一個“鬼影”，這也是當前需要解決的一項重要問題。例如，一些新農(nóng)村項目的建設中，測區(qū)位置基本處于丘陵地帶，如果利用傳統(tǒng)的拼圖軟件很容易造成影像的錯位，在完成外業(yè)像控之后，會得到某個區(qū)域的拼接影像，其中的拼接影像可以用在測量工作底圖、災害應急救援等方面，在進行外業(yè)作業(yè)階段，內業(yè)需要將空三點步驟提前完成，也就會提高工作效率。

3.4 地形圖產(chǎn)品的制作

對于攝像完成之后，需要對相關的相片進行制作，一般采用的是“先內后外”的一種生產(chǎn)模式，使用數(shù)字攝影測量系統(tǒng)，根據(jù)立體模型對區(qū)域內的水系、交通設施，將采集到的各種地形要素進行編碼，制作出基本的底圖，根據(jù)底圖再進一步加深繪制工作，形成立體式的測圖數(shù)據(jù)，就可以從中獲取有關的地形情況。例如，利用無人機進行航攝，獲取有關的地形數(shù)據(jù)信息，然后繪制出1∶1000地形圖，對平面距離和高程進行檢測，設置一個檢測點。在野外檢測中，采用RTK方法獲取有關的信息數(shù)據(jù)，將檢測點分布在需要檢測的區(qū)域內。

對于精度的評定一般是基于立體模型進行。使用數(shù)字攝影測量系統(tǒng)，可以基于一種立體像對自動匹配，經(jīng)過立體編輯后形成數(shù)字地表模型DSM，利用DSM對無人機影像進行批量單片的處理。在一般的額制作流程中，會利用DEM和DOM技術為主，將航測技術應用到新農(nóng)村建設中，首先經(jīng)過數(shù)據(jù)的采集、定向建模，接邊鑲嵌等技術可以生產(chǎn)DEM，會更加趨近于正射投影。

4 無人機航測系統(tǒng)的未來應用

對于無人機航測系統(tǒng)在新農(nóng)村建設中的應用十分廣泛，在下達航測任務之后，相關的作業(yè)人員需要在任務分析、任務規(guī)劃和飛行準備方面進行充分考慮，需要綜合考慮區(qū)域內的氣象、安全和測區(qū)地形等的各種條件，需要設計出最優(yōu)飛行路線，能夠保證飛行工作的有效完成，也就會相應的縮短任務時間，獲得高效的相片。在無人機航系統(tǒng)中，航線規(guī)劃不會考慮到地形的起伏，也會導致飛行數(shù)據(jù)比例尺差異較大，因此，就需要將數(shù)字高程模型DEM應用到航線的規(guī)劃中，在確定好測區(qū)范圍之后，可以根據(jù)需要的影像分辨率計算出無人攝像機需要飛行的相對高度，就會利用到

式中，p——像素的大小，f——焦距，H——最大的相對高度。

其中為了保證無人機航攝影像的質量，需要將航向的重疊度控制在70%～85%之間，要能夠始終保證像素分辨率的清晰，無人機應用過程中的飛行高度低，在同一個側區(qū)內，如果存在地勢高差相對比較大，地面分辨率的差異就會很大，影像的地面分辨率也不會達到一定的要求。航拍最主要的是能夠獲得高質量的航攝影片，而且航攝的影片需要覆蓋建設區(qū)的所有范圍，無人機在實際的應用過程中，會將飛行的高度、發(fā)動機的轉速等飛行狀況進行監(jiān)測，利用地面監(jiān)控站監(jiān)測到飛行過程中存在的異常狀況，要注重設計的航向要符合相應的要求。

無人機影像進行航拍的過程中，會涉及到使用的相機，一般是普通的單反相機，在進行實際應用過程中，需要對相機進行檢驗，檢測中獲得的有關數(shù)據(jù)對影像進行分析，做好對影像不合適的部分進行改正，在后期的工作中，還需要應用到空三角軟件，在完成檢測工作之后，做好后續(xù)像控數(shù)據(jù)的處理。無人機航攝系統(tǒng)作業(yè)靈活，而且成本相對比較低，能夠在比較小的范圍內被廣泛應用，通過相關實踐證明，無人機的應用也是獲得很大的實踐效果。

5 結語

綜上所述，在當前新農(nóng)村建設中，無人機航攝系統(tǒng)的應用范圍越來越廣泛，能夠有效滿足新農(nóng)村建設中地理空間信息系統(tǒng)的應用，也會相應降低成本，提高工作效率，在實際的應用過程中，無人機攝像技術應用到的軟件也是相對比較多，對于航拍的質量也是要求比較高，利用高質量無人機攝像可以完成更好的作業(yè)。

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