摘要：無人機(jī)航空攝影因具有機(jī)動(dòng)靈活、速度快、體積小、質(zhì)量輕、成本低等特點(diǎn)，近幾年被廣泛的應(yīng)用在大比例尺測圖當(dāng)中。但也正是因?yàn)槠涮攸c(diǎn)，也使得攝像質(zhì)量受飛行環(huán)境的影響較大。本文結(jié)合實(shí)際案例，闡述了無人機(jī)航攝的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍，探討分析了無人機(jī)航空像片進(jìn)行1:2000比例尺地形圖測繪的作業(yè)流程和技術(shù)方法，并論證了其可行性。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)航空像片大比例尺測圖

1 概述

無人機(jī)是利用無線電遙控設(shè)備和自備程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。它的結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)較低，可以完成有人駕駛飛機(jī)不宜執(zhí)行的多種任務(wù)。無人機(jī)的飛行高度相對較低，在上面裝載上高精度數(shù)碼傳感器可以測得分辨率高的像片，再加上它具有機(jī)動(dòng)快速、操作簡單、成本低等特點(diǎn)，因此逐漸被廣泛的應(yīng)用在軍事、農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。但是，由于無人機(jī)航空攝影是近些年才快速發(fā)展的一項(xiàng)技術(shù)，在實(shí)際中暴露了許多有待解決的技術(shù)問題。本文就結(jié)合某山區(qū)的實(shí)例，分析了無人機(jī)航空像片在進(jìn)行1:2000比例尺測圖的作業(yè)流程以及關(guān)鍵技術(shù)，從而論證了其可行性。

2 無人機(jī)航攝的特點(diǎn)及應(yīng)用定位

2.1 無人機(jī)航攝的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的航空攝影測量系統(tǒng)相比較，無人機(jī)攝影測量系統(tǒng)存在以下幾方面的優(yōu)勢：①無人機(jī)機(jī)動(dòng)靈活，不依賴于機(jī)場，操作簡單，方便使用，可以迅速到達(dá)檢測區(qū)，快速進(jìn)行測量、成像，在較短的時(shí)間內(nèi)測出檢測結(jié)果，比較適用于小面積區(qū)域的測繪。②低空飛行，通常是在云下飛行，裝載上傳感器能夠獲取大比例尺高精度影像。③維護(hù)和作業(yè)成本低，無人機(jī)不用安裝飛行人員駕駛設(shè)備、安全裝置、語言通信裝置等，同時(shí)由于無人機(jī)大多數(shù)利用數(shù)字成像技術(shù)，就不需要進(jìn)行普通膠片的沖洗、掃描數(shù)字化、安裝膠卷等。④無人機(jī)可以獲得高疊度的影像，這就提高了后續(xù)處理的可靠性。

2.2 無人機(jī)航攝的應(yīng)用定位

由于無人機(jī)具有以上特點(diǎn)，因此它的航空攝影通常會(huì)用在以下幾方面：①應(yīng)急測繪，如受災(zāi)地區(qū)的救援指揮；②困難地區(qū)測繪；③新農(nóng)村、小城鎮(zhèn)的建設(shè)測繪；④重大工程建設(shè)測繪，如電力、鐵路、公路、鐵路、水利、油漆等重大工程建設(shè)。

3 無人機(jī)1:2000比例尺航測成圖試驗(yàn)

3.1 測區(qū)概況

該地區(qū)位于中亞熱帶地區(qū)，東、西、北方向群山環(huán)抱，峰巒疊嶂，中南部較平坦。地勢由西北向東南傾斜，最高處海拔為2158m，最低處海拔為165m。最高點(diǎn)與最低點(diǎn)高差1993m，地勢的高差較大。在該地區(qū)無人機(jī)完成的主要內(nèi)容是測繪處1：2000的大比例尺測圖。

3.2 航空攝影

在該測區(qū)中按東西方向共敷設(shè)航線30條，每條航線長度為6.8km，航攝里程約為110km，共拍攝了500多張航片。鏡頭焦距為28.384mm，共飛行了3個(gè)架次，相對航高設(shè)定為550m，地面實(shí)際分辨率小于8cm。

因?yàn)樵摐y區(qū)在測繪時(shí)天氣狀況比較差，當(dāng)完成兩個(gè)架次的飛行后，又進(jìn)行了一個(gè)架次的補(bǔ)飛，最后所獲取的航空影像具有以下幾方面的問題：①由于地面霧霾嚴(yán)重，造成影響反差不明顯；②影像光線照度不夠，由于在測繪時(shí)為陰雨天氣，光線強(qiáng)度不高，影像曝光量不足；③云影比較多，當(dāng)完成攝影后發(fā)現(xiàn)，影像中大概有15%被云遮擋住了，不能夠使用。因此后來又對云影攝像的航片進(jìn)行了一次補(bǔ)飛。

3.3 航測外業(yè)

當(dāng)完成航空的攝影后，后續(xù)作業(yè)就根據(jù)常規(guī)的航測作業(yè)流程進(jìn)行項(xiàng)目生產(chǎn)。外業(yè)工作包括了以下兩方面：①像控點(diǎn)測量：根據(jù)高程航向的2條基線跨度及平面4條基線跨度進(jìn)行布設(shè)和測量；②外業(yè)監(jiān)測點(diǎn)測量：為了檢驗(yàn)無人機(jī)航測內(nèi)加密方案使用的數(shù)據(jù)和檢測成圖精度，將每幅圖的檢測點(diǎn)數(shù)量設(shè)為10-15個(gè)，利用全站儀進(jìn)行實(shí)測。

3.4 航測內(nèi)業(yè)

航測內(nèi)業(yè)利用VituoZoAAT來實(shí)現(xiàn)空三自由網(wǎng)的建立，并通過PATB光束法區(qū)域網(wǎng)平差軟件來計(jì)算出區(qū)域網(wǎng)平差。該項(xiàng)目中將成圖區(qū)分成了兩個(gè)加密測區(qū)來實(shí)現(xiàn)平差，它的作業(yè)方法同常規(guī)航空攝影測量內(nèi)業(yè)一樣。成圖比例尺為1:2000時(shí)加密精度如：業(yè)內(nèi)加密點(diǎn)對附近野外控制點(diǎn)的平面位置中誤差為1.75m，里程中誤差為1.0m。加密完成后，將其導(dǎo)入進(jìn)VituoZo3.7攝影測量系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)1:2000比例尺地形圖測繪，通過檢驗(yàn)，存在以下幾方面的問題：一是飛行影像質(zhì)量非常差，影像反差不明顯，地面霧霾嚴(yán)重，不能夠完全的反映出北部丘陵區(qū)平地與山結(jié)合處的細(xì)節(jié)方面。二是局部山區(qū)的高程出現(xiàn)錯(cuò)誤，在測區(qū)東北角方向的幾個(gè)山頭部分高程相差了2m左右，不符合空三角加密進(jìn)度要求。

4 利用無人機(jī)進(jìn)行航空攝影測量的問題分析

4.1 天氣的選擇

利用固定翼無人機(jī)進(jìn)行航空攝影時(shí)，最好選擇在天氣晴朗、能見度高的情況下來完成航空攝影，這樣才可以拍攝出色彩、地面信息豐富的像片，另外，如果天氣的能見度高，地面霧靄就相對較少，影像曝光時(shí)光線出現(xiàn)散射、折射的現(xiàn)象就會(huì)減小，這樣就可以使成圖的精度提高。在該項(xiàng)目中，由于受到工期的約束，不能夠選擇合適的天氣進(jìn)行，在進(jìn)行測繪時(shí)，測區(qū)南部平地區(qū)由于受地面風(fēng)的影響，地面霧靄產(chǎn)生的影響較小，最后檢測出的精度相對較高，能夠準(zhǔn)確的判別出地物，而在測區(qū)北部丘陵山地，這里的霧霾水汽相對就嚴(yán)重，受到的影響較大，在進(jìn)行業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)的采集和處理時(shí)，造成兩處高程出現(xiàn)錯(cuò)誤，同時(shí)也造成在內(nèi)頁立體識別采集中不能夠識別出山地根部的細(xì)節(jié)。

4.2 固定翼無人機(jī)航空攝影拍攝出的航空影像幅面相對較小，通過利用空三軟件來完成平差解算，在進(jìn)行各個(gè)測區(qū)的處理時(shí)，都出現(xiàn)了不同程度的差錯(cuò)，這就使得加密測區(qū)的選構(gòu)非常重要，當(dāng)前一般采用的是PATB平差軟件，對這種類型的小幅面數(shù)碼攝影的剔錯(cuò)能力明顯小于23×23幅畫，這實(shí)現(xiàn)發(fā)生在高程方面。在該項(xiàng)目中，完成加密后，通過使用外業(yè)檢測數(shù)據(jù)在之后檢測加密結(jié)果，從而對測區(qū)的航線選構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)試錯(cuò)平差，對每一加密測區(qū)的航線數(shù)目進(jìn)行調(diào)整。在測區(qū)南部平原地區(qū)，在進(jìn)行外業(yè)采集時(shí)采集的檢測數(shù)據(jù)相對較多，在完成檢測和事后平差的調(diào)整后，該測區(qū)的評查結(jié)果符合精度要求，而測區(qū)北部山地沒有檢測數(shù)據(jù)，在測區(qū)第六~第八航線東部東部加密的評查結(jié)果出現(xiàn)了問題，導(dǎo)致大約1.5km2的成圖高度都低于實(shí)際高程的1.5~2m，最后又再次進(jìn)行后期外業(yè)重新檢測高程，把該部分測區(qū)差分為單航線完成平差解算，使高程精度符合技術(shù)規(guī)范要求。

5 總結(jié)

總而言之，如今無人機(jī)航測技術(shù)已經(jīng)成為一種有效的快速測繪手段，可以將其作為傳統(tǒng)航測應(yīng)用的一個(gè)非常好的補(bǔ)充。無人機(jī)航空像片精度高，能夠滿足1:2000地形圖測繪的要求。

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