低空無人機遙感測繪技術及其質量控制探析

劉燕芳

【摘 要】低空無人機主要應用于測繪領域，是一種使用便捷、控制靈活的遙感測繪新技術。文章首先對低空無人機遙感測繪技術的應用領域及特點進行分析，進而總結幾點低空無人機在遙感測繪中的質量控制措施，使其加快測繪精度的提升，滿足各行業(yè)的實際應用需求。

【關鍵詞】低空無人機;遙感測繪技術;質量控制

中圖分類號： P237 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）06-0090-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.06.033

0 前言

低空無人機技術是目前較為成熟的遙感測繪技術手段，具有機動性強、處理速度快、分辨率高等特點。隨著低空無人機遙感測繪技術的發(fā)展，目前該技術已經在國內外實際生產領域得到了廣泛應用，突破了傳統(tǒng)測繪技術的局限性。但是在其應用過程中，也需要對技術質量進行嚴格控制，否則容易出現(xiàn)精度不符合要求的問題。

1 低空無人機遙感測繪技術的應用及特點

1.1 低空無人機遙感測繪技術的應用領域

雖然低空無人機在實際應用領域的投入時間尚短，但是已經形成了較為完善的技術研究體系。將低空無人機與現(xiàn)代遙感技術相結合，可以對航空遙感監(jiān)測系統(tǒng)進行補充，有效拓寬其實際應用領域的范疇。相比于傳統(tǒng)的飛機航測技術，低空無人機在遙感測繪中更具有優(yōu)勢，能夠較快的獲得高分辨率影像，完成遙感測繪任務。在信息化技術的快速發(fā)展下，目前遙感測繪技術與數(shù)字化技術的結合，使其功能性能得到進一步突破。低空無人機測繪技術實現(xiàn)了傳統(tǒng)技術在大面積測量中只能得到1：5000～1：25000比例尺的技術性突破，可以得到1：500～1：2000的高清測繪影像，如圖1所示。而且低空無人機也不會受到大型飛機航測過程中氣候條件、地理條件等方面的影響。由于具有這些方面的應用優(yōu)勢，目前低空無人機已經得到了較為廣泛的應用。從國際上的應用情況來看，“全球鷹”搭載SAR系統(tǒng)進行遙感測繪，也有搭載精度更高的POS系統(tǒng)。但是POS系統(tǒng)無人機造價較高，目前國內應用較少。我國自主研發(fā)的無人機系統(tǒng)有UAVRS-10B、5DMARKII等，在區(qū)域測繪、應急保障等方面的應用，都取得了較好的效果[1]。

1.2 低空無人機遙感測繪技術的應用特點

從目前低空無人機遙感測繪技術的應用情況來看，主要具備以下幾方面特點：（1）機動靈活，任務完成效率高，低空無人機在執(zhí)行任務的過程中，不需要人工駕駛，受外界環(huán)境因素的制約較小。特別適用于突發(fā)性應急事件的任務執(zhí)行。低空無人機可以在短時間內完成高清晰圖像的采集工作，比如發(fā)生山地滑坡、地震災害等，其他遙感測繪技術難以實施，低空無人機則不會受到影響，可以隨時完成設備的起降和航測工作;（2）分辨率高，在低空領域作業(yè)。高分辨率已經成為低空無人機的主要特點，也正因為具備這一特點，使其能夠勝任區(qū)域測繪和目標定位等工作任務。而且由于在低空飛行，不會受云層遮蔽，能夠從多角度進行拍攝。其飛行高度一般在50～100m左右，測繪精度可控制在0.1～0.5m左右;（3）數(shù)字化分析處理。低空無人機配置有實時通訊系統(tǒng)，與地面操控中心連接，可在任務執(zhí)行過程中實時發(fā)送圖像數(shù)據(jù)，并由計算機系統(tǒng)完成相關分析工作，數(shù)據(jù)利用效率較高;（4）建設周期短，使用成本低。低空無人機設備的使用，不需要建設專用起降場地，也不需要培養(yǎng)專業(yè)駕駛人員，相比于傳統(tǒng)航測技術，可大大縮短建設周期。而且使用成本也較低，具有多方面的應用優(yōu)勢[2]。

2 低空無人機遙感測繪技術的質量控制措施

2.1 航線規(guī)劃質量控制

為了充分發(fā)揮低空無人機遙感測繪技術的優(yōu)勢，在其使用過程中，首先要對其系統(tǒng)組成結構及功能充分了解，并做好相應的技術質量控制工作。低空無人機的煙感測繪系統(tǒng)主要由全數(shù)字測量系統(tǒng)、空中三角測量系統(tǒng)、遙感信息處理系統(tǒng)和遙感相片處理系統(tǒng)等部分組成。分別負責對航測圖像的采集、處理、傳輸?shù)裙ぷ鳌Ｆ渲?，全?shù)字測量系統(tǒng)包含立體觀測設備、三維鼠標、手輪絞盤等，主要負責自動化數(shù)字測繪產品的自動加工，具有高程模型編輯、數(shù)字地形圖測繪、數(shù)字影像圖鑲嵌等功能。低空無人機組成結構如圖2所示。在低空無人機的使用過程中，首先要做好航線規(guī)劃工作，從而確保測繪任務的順利進行。在路線規(guī)劃過程中，需要根據(jù)測繪任務中的目標地點及具體要求，規(guī)劃出最佳的任務路線，這對實際測繪精度以及測繪成本等都有影響。在具體的路線規(guī)劃過程中，首先要確定無人機航線走向，并判斷目標區(qū)域內是否有水源、沼澤等對無人機飛行安全有威脅的區(qū)域。另外，要合理進行區(qū)域劃分，將地形高程控制在無人機攝影高程15%以內。可選擇攝影基面，判斷飛行高度是否合理，最大化的減小測繪誤差，提升圖像精度[3]。

2.2 航攝質量控制

低空無人機在執(zhí)行遙感測繪的過程中，需要隨時對航攝質量進行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時分析原因，并對其飛行路線或拍攝角度等進行調整，確保航攝質量能夠符合任務要求。在航攝質量的檢查過程中，需要重點檢查低空無人機的飛行質量及影像質量，若航攝質量不達標，需要對已拍攝區(qū)域進行重新測繪。否則局部區(qū)域航攝質量出現(xiàn)問題，會因測量誤差，對整個測繪任務的質量水平產生影響。影響低空無人機航攝質量的因素主要包括拍攝范圍、拍攝角度、無人機航行高度和像片重疊度等。在進行檢查和調整時，也需要判斷這些指標是否符合標準要求。如果航攝得到的影像數(shù)據(jù)存在模糊、大面積反光、錯誤等問題，則必須要對該區(qū)域進行重新測繪。只有在無人機影像資料中的分辨率、清晰度、色調和層次等指標全部滿足標準要求時，才能保證其航攝質量，避免對后續(xù)的分析和應用產生干擾。因此，航攝質量控制也是無人機遙感測繪質量控制中的重點工作，必須全面檢查各項技術指標。

2.3 像控點質量控制

低空無人機遙感測繪技術除了在常規(guī)測繪項目中應用較多，在應急救援中也有重要應用。在此類任務中，由于測繪區(qū)域呈不規(guī)則分布，應該對像片控制網進行合理布置，結合目標區(qū)域的特點，確保兩者距離在無人機性能指標范圍內。其中，像控點位置是影響控制三角測量精度的一個主要因素，需要對像控點進行有效控制。一般情況下，像片控制網質量控制可以從以下三個方面著手，一是對布網進行控制，二是合理選擇像控點，三是做好像控點采集工作。在布網過程中，要審核控制網的布設是否合理，通過與航線區(qū)域進行部隊，確保所有像控點能夠覆蓋目標區(qū)域，并與測繪地形有較高的契合度。其次應判斷布點密度是否合適，是否應在航線兩端增加像控點等。重點檢查像控點位置與方位線、旁向重疊中線的距離，并對其進行調整。像控點一般要選取標志性物體，保證刺點清晰，并與實際標志物位置相符。

2.4 模型及測圖質量控制

模型創(chuàng)建是低空無人機遙感測繪信息處理的關鍵。在模型構建工程中，要完成影像列表、連接點布局和提取、平差解算等工作，在模型創(chuàng)建后，還要與實際測繪圖像匹配，并生成核線影像等。除了飛行航攝任務外，模型的建立及運算，也會對測繪產品精度產生較大影響。在與數(shù)字化技術的融合過程中，大部分運算功能都是由系統(tǒng)自動完成的，需要充分熟悉軟件運行流程，合理設計各項參數(shù)。這對最終數(shù)字測繪產品的質量和精度有直接影響，必須按照相關操作規(guī)范進行模型使用，做好測圖質量控制工作。對立體測圖質量的控制則主要包括以下幾點，一是判斷地形要素的選取及表征是否合理，二是確保地形要素空間坐標的準確性，三是嚴格控制相鄰模型間的三維接邊精度，四是確保地理信息屬性正確。通過做好以上幾方面的控制工作，可以有效提升測繪產品的質量。

3 結束語

綜上所述，低空無人機遙感測繪技術是目前較為先進的測繪技術之一，具有多方面的應用優(yōu)勢。通過對其應用特點及技術質量控制措施進行研究，可以最大化的發(fā)揮低空無人機遙感測繪技術的應用優(yōu)勢，高質量、高效率的完成相關測繪任務。

【參考文獻】

[1]向學成.低空無人機航攝遙感測繪技術在測繪領域的應用分析[J].世界有色金屬，2017（11）：23-24.

[2]劉娟.低空無人機航攝遙感測繪技術在工程測量工作中的應用及發(fā)展[J].科技資訊，2016，14（21）：37+39.

[3]王生亮.低空無人機航攝遙感測繪技術在測繪領域的應用分析[J].黑龍江科技信息，2016（08）：60.