無人機低空遙感技術在大比例尺地形圖測繪中的應用

馮紅紅

（甘肅省測繪工程院，甘肅 蘭州 730000）

1 無人機遙感系統(tǒng)的構成與數(shù)據(jù)的有效處理

（1）遙感信息采集系統(tǒng)的組成。遙感信息采集系統(tǒng)是無人機低空遙感系統(tǒng)中的一大構成部分。其中，對于遙感信息采集系統(tǒng)，它是由三大子系統(tǒng)共同構成的，包括地面監(jiān)控系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、無人機遙感平臺[1]。

（2）遙感信息處理系統(tǒng)的組成。遙感信息處理系統(tǒng)是無人機低空遙感系統(tǒng)中的另一大構成部分。其中，在遙感信息處理系統(tǒng)中，有多個子系統(tǒng)，如全數(shù)字立體測量系統(tǒng)、空中三角測量系統(tǒng)、遙感相片處理。①遙感像片處理。遙感相片處理就是一種的像片文件，通過將多個初始文件作為主要依據(jù)，如相機檢定參數(shù)、任務航攝規(guī)范表等，能夠對原始像片進行多種不同的處理，如畸變改正、預處理、拼接、質量檢查、航帶整理等。②空中三角測量系統(tǒng)。通過運用整理好的航帶列表，能夠對航線之間的相互關系進行有效確定，內(nèi)定向影像，通過有效布設不同影像之間的連接點，有效量測像控點等，能夠對三維立體模型進行勾選構建，同時進行有效定向模型，產(chǎn)生精準的核線影像。③全數(shù)字立體測量系統(tǒng)。在全數(shù)字立體測量系統(tǒng)中，具有軟件模塊、各種硬件，其中硬件包括三維鼠標、手輪腳盤、專用立體觀測設備等[2]。

（3）無人機低空遙感數(shù)據(jù)的特點與數(shù)據(jù)處理流程。和常規(guī)航空攝影數(shù)據(jù)相比，無人機低空遙感數(shù)據(jù)具有以下一些特點，即：第一，因為選用了非量測型數(shù)碼相機，和傳統(tǒng)航攝相比，無人機遙感鏡頭極易產(chǎn)生畸變，在開展空中三角測量工作之前，必須要有效校正原始影像的畸變；第二，在對窄像幅相機進行運用時，一定要對影像重疊度進行增大，以對航攝漏洞現(xiàn)象進行有效避免；第三，無人機低空遙感平臺的穩(wěn)定性并不高，盡管制定了相應的預防對策，但是只要受到高空風力的影響，便會出現(xiàn)多種問題，如旁向重疊度不規(guī)則、大幅度旋偏、大幅度傾斜等；第四，立體采集效率偏低，像對覆蓋面積不夠大，存在較多的接邊工作量。所以和傳統(tǒng)航片相比，在一些環(huán)節(jié)中，無人機遙感像數(shù)據(jù)處理技術具有比較獨特的算法，不過從整體角度來說，傳統(tǒng)航空攝影測量流程和無人機低空遙感測量流程幾乎是相同的。

2 案例分析

2.1 無人機低空遙感數(shù)據(jù)收獲的具體情況

在2018年6月，新疆塔城測繪研究院通過運用無人機機載傾斜攝影系統(tǒng)，對新疆塔城建鄴區(qū)進行了航空攝影，通過進行七架次飛行，收獲的傾斜攝影影像數(shù)據(jù)約達76km2。在進行航攝過程中，航高約550m，力越4.2級，影像地面分辨率約為0.07m。為滿足傾斜攝影自動建模的要求，便將下視相機的相片重疊度調(diào)至旁向60%、航向80%。通過對航攝影像質量檢查結果進行深入研究后，不難發(fā)現(xiàn)，通過運用無人機低空遙感測量技術，能夠對攝影測量內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理要求進行有效滿足。

2.2 大比例尺地形圖的測繪實踐

針對新疆塔城大比例尺地形圖測繪項目，主要作業(yè)內(nèi)容有：制作1:1000正射影像圖、測繪1:1000地形圖。

根據(jù)新疆塔城測繪研究院航測生產(chǎn)軟硬件的實際情況，同時對無人機低空遙感測繪技術在影響數(shù)據(jù)獲取中存在的各種問題進行深入考慮，如不規(guī)則的重疊度、基線短、畸變大、像幅小等，為有效處理后期的遙感數(shù)據(jù)，本次測繪項目主要選用的軟件有PS、ERDAS、PixelGrid等。其中，在實際測繪過程中重要技術應滿足以下要求：

①在布設像控點時，應選用區(qū)域布點法，間隔選取旁向2條航線、航向8一10條基線。針對區(qū)域網(wǎng)拐點位置，應設置平高控制點。通過選用網(wǎng)絡RTK測量方法，以獲取區(qū)域玩平差中檢查點、像控點的高程和平面，對像控點WGS84坐標進行測量，然后有效轉換WGS84大地坐標，將其變?yōu)閲?000大地坐標系，異滿足項目技術要求。②在整個無人機低空遙感影像數(shù)據(jù)處理流程中，控制三角測量是一大難點問題，在極大程度上影響大玻璃窗地形圖測繪的精度。因為地形圖對成圖提出非常高的要求，本次下視數(shù)據(jù)為航攝的主要數(shù)據(jù)源，同時抽片處理高重疊度的相片，一對空中三角測量的工作量進行有效降低。因為無人機低空遙感影響所出現(xiàn)的畸變差比較大，所以一定要對獲取的下視數(shù)字影像進行有效的畸變差校正，然后才能再進行后續(xù)相關工作，如連接模型、相對定向等。與此同時，如果一些策略區(qū)域。③在制作DOM過程中，DEM選用高精度DSM匹配算法，一對本測繪區(qū)域的DSM數(shù)據(jù)進行自動提取。通過運用坡度法，以對樹林、房屋進行有效濾波，以獲取高精度、高密度的DEM。針對高植被覆蓋的測繪區(qū)域，通過對立體像進行詳細觀測，以有效編輯特征線構TIN、采凳特征點等，對DOM影像進行有效修復等，以對大批量圖幅接邊工作進行有效避免。在調(diào)整色調(diào)過程中，選用相關專業(yè)軟件，有效均光處理原始影像，對燒餅效應問題進行有效解決，同時將統(tǒng)一有效處理測繪區(qū)域中的影像色調(diào)，以使其和標準色調(diào)相接近，篩過后選用PS軟件，對整體色調(diào)進行有效調(diào)整，以確保地形圖成品顏色的一致性。

針對地形圖測繪，主要選用全數(shù)字立體測圖技術方法，選用的測繪作業(yè)流程為“先進行內(nèi)業(yè)，然后進行外業(yè)。在遵守“外業(yè)定性、內(nèi)業(yè)定位”原則下，對空中三角測量成果、無人機低空遙感影像數(shù)據(jù)進行充分利用，通過對全數(shù)字攝影測量工作站進行運用，在立體環(huán)境中，對地貌要素和地物要素進行有效采集。然后進行外業(yè)，以全面補測地形圖數(shù)據(jù)，有效調(diào)地形圖的屬性，最后將所有數(shù)據(jù)編繪工作全部工作完成。

2.3 關于空中三角測量誤差來源的深入分析

一般來說，針對測繪區(qū)域網(wǎng)中空中三角測量精度，主要存在兩種影響因素，第一，測繪區(qū)域網(wǎng)幾何強度的影響因素，包括控制點權值的確定、輔助數(shù)據(jù)的使用情況、像控點的數(shù)量、像控點的分布情況、像控點的精度等。第二，原始觀測數(shù)據(jù)精度的影響因素，包括影像系統(tǒng)誤差的校正、攝影材料的穩(wěn)定性、攝影比例尺、航攝儀種類等。

針對新疆塔城地形圖中的各個測繪加密分區(qū)的平差精度，通過對其進行深入分析后，不難發(fā)現(xiàn)，平差精度誤差的主要來源為：在進行外業(yè)過程中，沒有合理布設像控點的位置，導致不能夠明確內(nèi)業(yè)量測的目標點，不能夠獲取較高精度的刺點。綜上所述，在大比例尺地形圖測繪項目中，如果選用無人機低空遙感測繪技術，在測繪難度較高的區(qū)域中選擇確定像控點位置時，應對地標點進行提前布置。

2.4 大比例尺地形圖成品精度的有效評估

針對大比例尺地形圖成品，為對其幾何精度進行有效評估，在采集像控點環(huán)節(jié)中，根據(jù)像控點測量要求，且遵守均勻布設像控點位置原則，為便于進行精度檢測，本次共采集310個平高檢查點。通過詳細統(tǒng)計后可知，新疆塔城地形圖成品中存在約9.32m的誤差，滿足精度要求。

3 結語

本文以新疆塔城建鄴區(qū)為例，深入研究了大比例尺地形圖對無人機低空遙感測繪技術運用的實踐，通過對固定翼輕型低空無人機搭載單鏡頭相機進行利用，以對1：1000地形圖進行有效測繪。針對平地地形的平面精度，能夠滿足相關規(guī)范要求，同時和高層精度相比，平面精度更勝一籌。在高程精度方面，盡管無人機低空遙感測繪技術的攝影測量精度還不能夠滿足相關規(guī)范要求，不過通過擬合處理外業(yè)的高程，便能夠對高程精度進行有效提高。