無人機(jī)航空攝影技術(shù)的應(yīng)用研究

湖南省勘測設(shè)計(jì)院，湖南 長沙 410000

隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)通信、航空與制造技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)飛行能力、可靠性與執(zhí)行任務(wù)能力不斷提高，并逐漸在測繪領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。根據(jù)任務(wù)要求，無人機(jī)航空攝影技術(shù)可獲取不同分辨率的影像，并經(jīng)處理后獲得一系列的數(shù)字產(chǎn)品，測繪速度快、成本低、精確度高。

1 無人機(jī)航空攝影技術(shù)概述

無人機(jī)航空攝影技術(shù)是一種以圖像解譯的方式提供數(shù)字成果的測繪方式。無人機(jī)航空攝影系統(tǒng)由無人駕駛飛行平臺(tái)、相機(jī)及其控制系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、無線電遙測遙控系統(tǒng)、無人飛行器測控信息系統(tǒng)等組成，具體裝置如表1所示。

表1 無人機(jī)航空攝影系統(tǒng)組成

無人機(jī)小巧輕便、使用成本低，利用無線遙控設(shè)備、機(jī)載計(jì)算機(jī)程控系統(tǒng)進(jìn)行操控可完成有人飛機(jī)不宜執(zhí)行的任務(wù)，例如在傳統(tǒng)測量困難地區(qū)、突發(fā)自然災(zāi)害地區(qū)等執(zhí)行任務(wù)，同時(shí)航空攝影影像數(shù)據(jù)處理、建模自動(dòng)化程度高，時(shí)效性強(qiáng)，成圖精度高、質(zhì)量可靠。

2 無人機(jī)航空攝影方案

2.1 作業(yè)區(qū)概況

案例項(xiàng)目為新化縣美麗鄉(xiāng)村建設(shè)項(xiàng)目，新化縣缺乏供規(guī)劃設(shè)計(jì)所需的基礎(chǔ)資料，因此必須開展相關(guān)測繪工作。測區(qū)內(nèi)公路、鐵路交通發(fā)達(dá)，湘黔鐵路貫穿全境，區(qū)域內(nèi)婁懷高速通車?yán)锍逃?0km。在婁懷高速、滬昆高鐵新化段沿線兩側(cè)各300m范圍實(shí)施1∶2000數(shù)字正攝影像航拍工作，反映沿線地物分布特征及地形起伏形態(tài)，為美麗鄉(xiāng)村規(guī)劃提供基礎(chǔ)圖件，預(yù)計(jì)工作量為60km2。

2.2 1∶2000數(shù)字正攝影像方案

該項(xiàng)目利用低空無人機(jī)航攝系統(tǒng)進(jìn)行航空攝影及DOM制作。

（1）航攝系統(tǒng)設(shè)備。無人機(jī)航攝系統(tǒng)設(shè)備如表2所示。

表2 無人機(jī)航攝系統(tǒng)設(shè)備

（2）技術(shù)路線及工藝流程。1∶2000數(shù)字正攝影像獲取及DOM制作技術(shù)路線如下：①根據(jù)項(xiàng)目要求搜集該項(xiàng)目所需的各種資料，分析、評(píng)價(jià)資料的使用方法和程度；②根據(jù)項(xiàng)目需求及區(qū)域的地理特征，劃分航攝分區(qū)，確定無人機(jī)航攝的起降場地、飛行高度、飛行路線、像控點(diǎn)布設(shè)與聯(lián)測、空三加密、DOM影像制作等內(nèi)容的作業(yè)流程；③根據(jù)技術(shù)設(shè)計(jì)書的要求對(duì)作業(yè)員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)；④作業(yè)過程中要對(duì)階段成果數(shù)據(jù)進(jìn)行一、二級(jí)檢查與修改；⑤將檢查、修改后的成果提交驗(yàn)收；⑥提交最終成果。1∶2000數(shù)字正攝影像獲取及DOM工藝流程如圖1所示。

圖1 航拍及正攝影像制作工藝流程

3 無人機(jī)航空攝影技術(shù)的應(yīng)用情況

3.1 野外航空攝影

該項(xiàng)目滬昆高鐵新化段劃分為1個(gè)分區(qū)，命名為HKGT 001；婁懷高速新化段劃分為3個(gè)航攝分區(qū)，分別為LHGS 001、LHGS002、LHGS003。航攝因子設(shè)計(jì)如表3所示。

表3 航攝因子表

該項(xiàng)目航攝共獲得原始影像5378張，原始影像質(zhì)量符合規(guī)范要求。

3.2 像控點(diǎn)布設(shè)

此次航拍共均勻布設(shè)像控點(diǎn)75個(gè)，如圖2所示。

圖2 像控點(diǎn)分布情況

3.3 數(shù)據(jù)處理

（1）解析空中三角測量。該項(xiàng)目采用God Work軟件進(jìn)行無人機(jī)影像的空中三角測量,空三解算基本流程如下：①數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。準(zhǔn)備相機(jī)參數(shù)、pos數(shù)據(jù)、原始影像，區(qū)與區(qū)之間航向重疊3～5條基線，旁向重疊1條航帶。②自由網(wǎng)計(jì)算。③刺點(diǎn)。確保點(diǎn)位正確。④帶自標(biāo)定的控制網(wǎng)光束法平差。

（2）數(shù)字高程模型制作。根據(jù)技術(shù)方法和測區(qū)條件，采用計(jì)算機(jī)匹配數(shù)據(jù)構(gòu)TIN的方法生成DSM，然后通過人工編輯，達(dá)到滿足正射影像生產(chǎn)的DEM。該項(xiàng)目采用EOS軟件進(jìn)行數(shù)字高程模型制作。①DEM制作基本流程。DSM匹配：參數(shù)設(shè)置，DSM匹配；DSM編輯：房子過濾，山區(qū)平滑。②質(zhì)檢方案。該項(xiàng)目DEM為中間成果，不進(jìn)行驗(yàn)收。

（3）正射影像制作。DOM影像是該項(xiàng)目的重要成果，采用規(guī)格為50cm×50cm的正方形分幅；采用圖廓西南角坐標(biāo)公里數(shù)編號(hào)法，X坐標(biāo)公里數(shù)在前，Y坐標(biāo)公里數(shù)在后，取至0.05km。經(jīng)分幅，共生成1∶2000數(shù)字正攝影像圖208幅。其中，婁懷高速新化段152幅，滬昆高鐵新化段56幅。

3.4 三級(jí)檢查一級(jí)驗(yàn)收

該項(xiàng)目對(duì)數(shù)據(jù)成果實(shí)行開工前檢查、過程檢查（自檢、互檢、項(xiàng)目部質(zhì)檢）、最終院檢和驗(yàn)收制度。驗(yàn)收工作完成后，按照規(guī)定編寫驗(yàn)收?qǐng)?bào)告，經(jīng)審核后隨數(shù)據(jù)成果上交。

4 結(jié)束語

綜上所述，無人機(jī)攝影測量技術(shù)在現(xiàn)代測繪領(lǐng)域中逐漸得到了廣泛運(yùn)用，并逐漸成為獲取各種測繪數(shù)據(jù)的重要手段。根據(jù)實(shí)踐可得，無人機(jī)航測可達(dá)1∶2000國家航空攝影測量規(guī)范要求，工作效率高，可生產(chǎn)制作大比例尺地形圖及DEM、DOM和DSM等數(shù)字產(chǎn)品，具有良好的應(yīng)用前景。