无人机摄影测量技术的应用分析

无人机摄影测量技术的应用分析

张亚超

黄河勘测规划设计有限公司测绘信息工程院河南郑州450000

摘要：随着我国信息化领域的飞速发展，无人机作为一种新式的飞行设备，在我国工程建设中的很多领域上都得到了广泛的应用。无人机航测技术的发展与普及，地形图的航测费用已经接近甚至低于传统方法。利用航测成果，掌握与本专业有关的判释技能，加强各专业间的配合工作，可以促进勘测设计一体化的实现。

关键词：无人机；摄影测量技术

导言：在小面积、大比例尺数字化地形测量技术服务中，无人机与载人飞机相比，它不但具有体积小、重量轻、反应快、造价低、使用方便等优势，而且无人机系统操作也非常简单，不受空域管制的影响，能够快速到达检测区，进行飞行、成像，极大地提高了工作效率。

1无人机摄影测量系统的组成

无人机摄影测量系统由无人机摄影测量的软件、硬件两部分组成。硬件系统包括无人机、机载系统和监控系统。其软件系统主要包括航线设计、飞行控制、远程监控系统、航空摄影检查以及数据预处理等五部分，可以说无人机摄影测量系统的软件系统不但实现了快速设计航线、航摄覆盖检查、数据实时传输，而且还有效地解决了程控平行飞行和程控姿态稳定的难点。无人机摄影测量系统的飞行平台是无人驾驶飞行器，具有高分辨率的遥感设备作为记载传感器，低空高分辨率遥感数据作为应用目标，主要用来快速获取及处理地形数据。

2无人机摄影测量技术在数字化地形测量中的应用

2.1航摄测量测图的原理

无人机摄影测量技术的基本原理是利用地面上的固有地形、地物确定三维坐标并且记录其性质，然后将信息传输至计算机中，通过计算机技术，配合绘图系统对收集的数据进行处理，最后输出显示与地形相同的地形图。无人机航空摄影单像片利用中心投影的透视变换技术，而立体测图主要是利用投影的几何反转技术。

2.2无人机航空摄影

2.2.1航线设计。无人机在进行航空摄影过程中，航线设计应该分段设置在六个平高点位置。航线的首位两个控制点应该设置在像主点的连线上，而且要与方向线垂直，一般最大不能偏离半条基线。上下对点设置在同一立体相对内。航线中的中间控制点要设置在首位控制点连线的中间位置，最大不能两侧偏离超过一条基线，尽量确保其中一个控制点位于中线位置，尽量避免两个控制点都偏离中线的情况的出现，而且尽量不要两个控制点偏离中线的一侧，即使出现偏离，尽量保证偏离不要超过一条基线。航线的设计要以摄影区域的划分、范围的大小以及分区的平均基准为基础。避免摄影过程中区域高差过大，尽量维持在航高的六分之一范围之内，确保测量区域之内有一定重叠，从而便于地形测量。

2.2.2航空摄影。在进行无人机摄影过程中，地形尽量选择地表植被覆盖少或覆盖对地形不会造成影响的位置，拍摄尽量选择天气晴朗，可见度比较高，尽量避免在云雾、风沙等恶劣气候条件下的拍摄，此外要依据拍摄地形的不同，依照拍摄要求的太阳高度角，进行拍摄。

2.3无人机摄影测量像控点的布设

2.3.1区域网布点。平高点依据局域网完成布设，区域网内依照航线方向设置四条基线，在一些复杂地形可以设置六条基线，宽度为两条航线。

2.3.2像片控制点测量。像控点测量一般使用D、E级的GPS控制点作为起算点和检测点，利用天宝R8GNSS接收机及控制手簿接入FJCORS网络RTK系统，并且利用网络RTK技术进行像控点测量。（1）网络RTK测量流动站要求在CORS的接收范围内操作，进行实时数据与中心控制站之间的数据传输。（2）通过测量手簿设置流动站设点测量像控点的具体操作参数。（3）网络RTK测量流动站工作情况正常。（4）测量首先初始化仪器，获得固定解，如果未能获得，应该将仪器的网络断开，再次对仪器进行初始化。（5）测量观测次数为三次，对每次得到的观测数据要进行确认与检核。

2.4无人机摄影测量测图的方法

目前的无人机摄影测量一般有三种不同的方法，分别为综合法、全能法与分工法，其中综合法主要是用于对大面积平坦土地的测量，为单张像片测图，结合使用摄影测量与平板仪测量技术，综合法利用平板仪能够确定地面的高程以及等高线，通过得到的无人机摄影像片获得地面的详细地形情况。全能法一般用于山地地形的测量，通过使用立体测图仪，能够得到微小型的地面地形的结构模型，通过得到的微小型的地面模型就能够获得地面的小关系平面位置、高程等数据，最终获得该地区的地形图。分工法一般在丘陵地区进行使用，基本原理是利用平面位置与高程分求的原则进行测量，与全能法相似，也是利用立体测图仪获得地形的数据，从而确定最终的地形图。

2.5空中三角测量

无人机摄影技术中的空中三角测量主要用来确定以及纠正定向点与标记点的位置，包括测量过程中需要的一起元素数据等，在进行空中三角测量之前需要进行必要的材料以及设备的准备，才能更好地完成对定向点以及标记点的确定。

2.6内业数字化测图（DLG）制作

无人机摄影在数字化地形测量过程主要步骤为航空摄影测量空三加密，包括外业与内业两个部分，外业主要负责像片控制点的测量、照片的调绘以及地形图的综合测量。内业主要通过相片上的控制点，通过空中三角测量技术，确定地形的控制点、高程、坐标等数据。在进行测量过程中，仪器的测绘过程中要注意也已经完成的地形图完成接边，每一幅地形图的完成，都要经过仔细检查以及确认才能从仪器上取下，最终完成地形图的测量任务。

3影响无人机航摄效率的因素分析

影响无人机航空摄影效率的主要因素有四方面，这四方面分别是摄影区域面积、无人机续航时间、数码相机的续航时间及相机的像幅大小。

无人机航摄公式是N=Int（PArea/FArea）+1

公式中的N代表摄影飞行架的次数，PArea代表摄影区域的面积，FArea指单架此航空摄影面积，Int（）则表示数字舍去之后最接近的整数。

由公式N=Int（PArea/FArea）+1得知，航空摄影架次与摄影区域的面积成正比，与单价次航空摄影面积为反比。因此，要想在保证完成航摄区域任务的同时提高航摄效率，首先则需要先提高单架次的航空摄影面积。将单架次的航空摄影分摊到每一张有效的像片上，使像片的有效面积等于单架次像片减去单次重叠之后的面积。

以下两种措施可以有效地提高无人机航空摄影效率：第一，选择具有较高行高和短焦距的数码相机，并选择容量大的相机电池。第二，加大无人机的载油量，减少航摄像片重叠度以及单位时间的耗油量。在实际航空摄影作业中，由于相机的焦距是固定的，所以必须要保证航摄影响的重叠度[4]。因此，增加油箱容量和减少单位时间的耗油量是最有效的方法。

结语：无人机摄影测量系统的应用是在不断发展的摄影测量技术基础上大胆的实践和探索，使无人机技术应用于测绘生产成为可能。随着系统安全性及配套软硬设备的加强和完善，其广阔应用前景不言而喻，对改变目前的传统测绘将具有重要意义。

参考文献

[1]王强，秦岩宾.无人机航空摄影测量技术在农村地籍变更中的应用与分析[J].企业技术开发，2015（18）.

[2]郭广田，杜斌.无人机航空摄影测量技术制作呼和浩特市回民区1：2000正射影像图[J].内蒙古科技与经济，2013（08）.

[3]任向红.微型无人机航空摄影测量技术在宁夏土地整治中的应用――以宁夏中北部土地开发整理重大工程项目为例[J].测绘与空间地理信息，2013（09）.