無人機航測技術(shù)及其應(yīng)用實例分析

張 念

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四〇七隊，湖南 懷化 418000）

基于現(xiàn)代無人機技術(shù)的快速發(fā)展，無人機航測逐漸得到了廣泛應(yīng)用，此種測繪方式具有高效、靈活等優(yōu)勢，可有效減少外業(yè)工作量，測繪精度高，在地形圖測繪、災(zāi)害評估、農(nóng)作物普查等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文主要就此技術(shù)在地形圖測繪領(lǐng)域的應(yīng)用展開具體分析。

1 無人機航測技術(shù)概述

無人機航測，顧名思義，即利用無人機搭載影像傳感設(shè)備，通過飛行控制，快速獲取作業(yè)區(qū)域地物信息，并通過數(shù)據(jù)分析與處理獲取相應(yīng)的數(shù)字產(chǎn)品。與傳統(tǒng)的人工測量方式相比，無人機航測在靈活性、操作性方面具有較大優(yōu)勢，且此種測量方法精度高、成本低，同時因為飛行高低較低，也不會受到云層的干擾，值得推廣應(yīng)用。從無人機飛行平臺來看，固定翼、旋翼以及復(fù)合翼無人機是常見的幾種類型，固定翼具有較好的高飛性能，飛行速度快、效率高，但是對起降場地有要求，不適用于小范圍作業(yè)；旋翼靈活性強，對起降基本無要求，但是飛行速度慢且不夠穩(wěn)定；復(fù)合翼主要是結(jié)合了上述兩種無人機的優(yōu)勢，但是尚未研發(fā)成熟，價格相對較為昂貴。

2 無人機航測技術(shù)實際運用要點分析

根據(jù)相關(guān)理論與實踐分析結(jié)果，可將無人機航測的實際運用分為三大部分，具體如下圖1所示。

圖1 無人機航測工作要點

（1）準(zhǔn)備工作：主要工作包括飛機選型、資料收集、現(xiàn)場踏勘、航線設(shè)計等，組織相關(guān)技術(shù)人員做好測繪區(qū)域的調(diào)查工作，明確航攝可行性，并做好設(shè)備選型與方案設(shè)計。

（2）外業(yè)工作：主要是實施飛行工作，根據(jù)航線方案，控制無人機飛行并獲取相關(guān)攝影數(shù)據(jù)，控制攝影子系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲，并傳輸至地面控制子系統(tǒng)，地面工作人員通過數(shù)據(jù)分析，監(jiān)測、調(diào)整飛行航線。由于拍攝影像質(zhì)量會受天氣影響，因此飛行結(jié)束后需做好相關(guān)質(zhì)量檢查工作，及時補飛。

（3）內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理工作：包括影像畸變差改正、空三加密、影像同名點匹配以及數(shù)字產(chǎn)品制作（包括DLG、DEM、DOM等）。

3 無人機航測技術(shù)應(yīng)用實例

3.1 項目背景

本文僅以某酒店周邊區(qū)域為試驗場地，整個測區(qū)呈現(xiàn)為長條狀，地勢相對較為平坦，南北、東西長度分別為1.1km、0.8km。

3.2 無人機設(shè)備與參數(shù)

本項目選用大疆筋斗云S1000+八旋翼無人機+SONYα7R微單相機，具體參數(shù)如下表1所示。

表1 無人機與相機主要參數(shù)

3.3 航攝方案設(shè)計

本項目共設(shè)計了三套航攝方案，每套方案行高不同，分區(qū)航攝后，共采集航片1304張，具體方案設(shè)計參數(shù)如下表2所示。

表2 航攝方案參數(shù)

3.4 像控點布設(shè)方案設(shè)計

無人機航攝需布設(shè)較多地面控制點，保證測區(qū)成圖精度，本項目在測區(qū)四周均勻布設(shè)像控點，其密度為6個/100張航片，具體布設(shè)位置以航向三片重疊、旁向重疊中線周邊為宜。

3.5 航片內(nèi)業(yè)處理

（1）影像畸變糾正：本項目采用Pix4D開展畸變差校正工作，具體如下表3所示，徑向畸變系數(shù)較大、切向畸變系數(shù)較小。

表3 影像畸變糾正系數(shù)

（2）空三加密與數(shù)字測圖：本項目使用Pix4D開展空三加密工作，相關(guān)成果導(dǎo)入VirtuoZo2014進(jìn)行后續(xù)處理，生產(chǎn)相關(guān)數(shù)字產(chǎn)品。

3.5 測繪結(jié)果分析

本次無人機航測采用了三套方案，主要是對航高進(jìn)行了調(diào)整（100m（方案一）、150m（方案二）、200m（方案三））。

根據(jù)測繪結(jié)果顯示：

（1）方案一、二、三航攝成果點位中誤差為44.89mm、45.90mm、53.74mm，總體呈現(xiàn)為增大臺式，但是精度的衰減十分小，且均滿足1：500地形圖制作平面精度要求。

（2）方案一、二、三航攝成果高程中誤差為0.11m、0.12m、0.12m，差異較小，均滿足1：500地形圖制作高程精度要求。

由此，從成圖精度來看，三種方案差異不大，從無人機實際飛行情況來看，方案三航測效率更高，宜作為優(yōu)先考慮。

4 結(jié)語

綜上所述，無人機航測技術(shù)是現(xiàn)代科技發(fā)展的重要成果，其具有機動性強、操作方便快捷、航空影像分辨率高、成本低等優(yōu)勢，值得大力推廣應(yīng)用。在實際地形圖測繪工作開展中，應(yīng)做好測區(qū)調(diào)查工作，合理選擇無人機設(shè)備，做好航線規(guī)劃與影像檢查工作；完成外業(yè)測繪后，合理選用影像匹配算法進(jìn)行空三加密，并生產(chǎn)相應(yīng)的數(shù)字產(chǎn)品，圓滿完成相關(guān)測繪任務(wù)。