馬曉

摘 要 當(dāng)前，利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行低空遙感是一種非常實(shí)用的測(cè)量手段，在各行各業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。文章結(jié)合具體測(cè)量實(shí)際，簡(jiǎn)要闡述了無(wú)人機(jī)低空遙感影像的數(shù)據(jù)獲取與處理方法，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】無(wú)人機(jī) 低空遙感影像 數(shù)據(jù)獲取與處理

在信息高速發(fā)展的時(shí)代，如何快速獲取數(shù)據(jù)成為當(dāng)前科學(xué)研究的重點(diǎn)，相比傳統(tǒng)的測(cè)量方式，現(xiàn)代衛(wèi)星、大型飛機(jī)等航空航天影像測(cè)量已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。但是這在某些地區(qū)也并不適用，尤其是在西部多云多霧地區(qū)，如果要想獲得高分辨率的影像，就可以使用當(dāng)前最新型的無(wú)人機(jī)低空遙感技術(shù)。無(wú)人機(jī)作為現(xiàn)代測(cè)量中必不可少的補(bǔ)充手段，具有低空飛行的能力，有效彌補(bǔ)了普通衛(wèi)星與航空測(cè)量影像分辨率不高的缺陷。

1 實(shí)驗(yàn)概況

本次無(wú)人機(jī)遙感測(cè)量選擇地震頻發(fā)且氣象環(huán)境復(fù)雜的區(qū)域，整個(gè)測(cè)量區(qū)域的地勢(shì)為西北高東南低，本次無(wú)人機(jī)航測(cè)的最高高度為650m，飛行測(cè)量的覆蓋面積在10km2，無(wú)人機(jī)獲得的影像分辨率達(dá)到厘米級(jí)，總共拍攝500多張影像。

2 無(wú)人機(jī)低空遙感影像數(shù)據(jù)的獲取

2.1 無(wú)人機(jī)低空遙感平臺(tái)的組成

該遙感系統(tǒng)分為地面部分與空中部門(mén)組成，空中部分由遙感傳感器系統(tǒng)、空中自動(dòng)控制系統(tǒng)與無(wú)人機(jī)組成。地面部分由無(wú)人機(jī)航線規(guī)劃系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)組成?？罩胁糠种饕柚鸁o(wú)人機(jī)上的高清攝像機(jī)，將無(wú)人航拍的影像通過(guò)傳感系統(tǒng)傳輸?shù)降孛娼邮障到y(tǒng)中，而地面接收系統(tǒng)可以使用航線規(guī)劃系統(tǒng)來(lái)操作無(wú)人機(jī)的航道，整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

2.2 影像的自動(dòng)獲取

無(wú)人機(jī)自動(dòng)獲取遙感影像的流程為：依據(jù)實(shí)際測(cè)量的需求，要求地面操作人員對(duì)拍攝區(qū)域的航線進(jìn)行合理的規(guī)劃，將事先規(guī)劃好的航線載入到無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)。然后無(wú)人機(jī)根據(jù)事先載入的航線，按照預(yù)設(shè)的航線控制無(wú)人機(jī)上安裝的高清照相機(jī)進(jìn)行影像的拍攝；然后照相機(jī)將拍攝的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。

3 影像的處理

3.1 影像的勻色與裁邊

通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)航拍獲取的照片進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)航測(cè)遙感的照片存在顏色、明暗等方面的差異，產(chǎn)生這種原因可能是受拍攝期間天氣、云霧等自然因素的影響，也可能是由于照相機(jī)曝光不足造成的。因此要想獲得優(yōu)質(zhì)的照片，就要使用柵格影像裁剪工具，將照片的邊緣部分裁剪掉，并且對(duì)無(wú)人機(jī)獲得的所有影像進(jìn)行精細(xì)的處理，通過(guò)勻色或者裁邊為提高影像的分辨率提供精度保障。

3.2 同點(diǎn)名自動(dòng)量測(cè)與影像重疊度計(jì)算

分析與比較兩相鄰影像的匹配來(lái)獲得大量的同名點(diǎn)，在本次測(cè)量中，相鄰影像的匹配點(diǎn)大概有400多個(gè)，同一區(qū)域地點(diǎn)的影像均勻分布，這能夠滿足重疊度計(jì)算與區(qū)域網(wǎng)平差的需求，將同名之間的點(diǎn)進(jìn)行量測(cè)后，就能夠得出相鄰影像見(jiàn)的重疊度，如果重疊度與預(yù)設(shè)的重疊度基本符合，那么遙感影像就能夠進(jìn)行后續(xù)的再處理操作。

3.3 快速拼接全景影像圖

無(wú)人機(jī)航測(cè)得出的全景影像圖與正射影像圖有較大的不同，全景影像是原始影像采取直接拼接的結(jié)果，全景影像無(wú)需地面控制點(diǎn)生成已知數(shù)據(jù)，只需要同名點(diǎn)的影像相互匹配即可完成，雖說(shuō)這種影像快速拼接并不是按照嚴(yán)格的方程生成或者拼接得出的，因此兩相鄰的影像之間必將產(chǎn)生較大的接邊誤差，甚至可能出現(xiàn)個(gè)別圖發(fā)生錯(cuò)位的情況，但是該方法適用于自然災(zāi)害經(jīng)濟(jì)救援中，比如5.12汶川特大地震的應(yīng)急數(shù)據(jù)收集，通過(guò)使用無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)快速憑拼接的全景影像，得出航拍區(qū)域的具體情況，但是由于接邊處容易產(chǎn)生明顯誤差，因此該方式并不能滿足大比例精度制圖、土地資源調(diào)查與環(huán)境檢測(cè)的需求。

3.4 區(qū)域網(wǎng)空中三角測(cè)量

進(jìn)行空中三角測(cè)量時(shí)，需要在地面布設(shè)控制點(diǎn)與檢查點(diǎn)，構(gòu)成區(qū)域網(wǎng)平差，實(shí)際試驗(yàn)中設(shè)置40個(gè)控制點(diǎn)，設(shè)置20多個(gè)控制點(diǎn)為檢查點(diǎn)進(jìn)行平差。這種測(cè)量方式能夠有效提高控制點(diǎn)采集的精度，控制點(diǎn)應(yīng)均勻分布在測(cè)量區(qū)域中，或者分布在特征比較明顯的地點(diǎn)。

3.5 生成正射影像

采取空中三角測(cè)量的時(shí)候可以進(jìn)行DEM、生成正射影等基礎(chǔ)操作。在本次試驗(yàn)測(cè)量中采取空中三角測(cè)量的方式，將無(wú)人機(jī)航測(cè)的影像同名點(diǎn)進(jìn)行交叉，獲得大量的離散三維點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算機(jī)與無(wú)人機(jī)交互來(lái)獲得測(cè)量區(qū)域的DEM，然后生成正射影像。

3.6 精度檢查

為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中生成的正射影像的精度，檢查過(guò)程中隨機(jī)抽取10個(gè)以上的地面控制點(diǎn)，對(duì)10個(gè)控制點(diǎn)的具體位置輸入到地面控制系統(tǒng)中，將屏幕上顯示出的坐標(biāo)與實(shí)測(cè)的坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，試驗(yàn)中獲取得到的10個(gè)控制點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)地面控制點(diǎn)的誤差大小約為0.46m，這充分說(shuō)明生成的正射影像比較理想，獲得的遙感測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)用性較高，這滿足了后續(xù)測(cè)量與實(shí)用的需求。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，無(wú)人機(jī)低空遙感作為當(dāng)前新型的遙感手段，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本次實(shí)驗(yàn)研究表示，使用無(wú)人機(jī)獲得的低空遙感數(shù)據(jù)完全能滿足現(xiàn)實(shí)使用的要求，是對(duì)衛(wèi)星與大型飛機(jī)遙感測(cè)量的有效補(bǔ)充，只有掌握好無(wú)人機(jī)低空遙感數(shù)據(jù)的獲取與數(shù)據(jù)處理方法，才能滿足當(dāng)前越來(lái)越廣泛的使用需求。

參考文獻(xiàn)

[1]鄒長(zhǎng)慧，周忠發(fā).喀斯特高原山區(qū)無(wú)人機(jī)低空遙感影像數(shù)據(jù)的獲取與處理[J].測(cè)繪通報(bào)，2012（S1）：421-423.

[2]汪沛，羅錫文，周志艷，臧英，胡煉.基于微小型無(wú)人機(jī)的遙感信息獲取關(guān)鍵技術(shù)綜述[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014（18）：1-12.

[3]王聰華，郭小春.DLG在無(wú)人飛行器低空遙感影像數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2010（06）：247-249.

[4]張俊前.無(wú)人機(jī)遙感影像快速拼接方法研究[J].城市勘測(cè)，2013（05）：73-75.

作者單位

西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西省西安市 710089