楊志忠

（麗江春雨不動產(chǎn)事務(wù)有限公司，云南 麗江 674100）

就目前而言，無人機(jī)航空攝影測量系統(tǒng)在交通、國土管理、城市規(guī)劃、防災(zāi)減災(zāi)中應(yīng)用普遍，分析技術(shù)優(yōu)點如下：一是便利性，不僅體積小，而且起降要求低；二是經(jīng)濟(jì)性，和常規(guī)的測量工作相比，利用無人機(jī)能減少人力、物力投入，降低作業(yè)成本；三是多功能性，在土地規(guī)劃、利用、監(jiān)測、整治等方面，均有較高的應(yīng)用價值。以下針對無人機(jī)航空攝影測量系統(tǒng)的具體應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 無人機(jī)航空攝影測量系統(tǒng)的組成

1.1 硬件系統(tǒng)

第一，機(jī)載系統(tǒng)。無人機(jī)是航空攝影測量系統(tǒng)的搭載平臺，是整個系統(tǒng)運(yùn)作的基礎(chǔ)，主要包括無人機(jī)、數(shù)字?jǐn)z影、導(dǎo)航飛行控制、通信等子系統(tǒng)。工作時，系統(tǒng)會按照預(yù)設(shè)航線自主飛行，完成預(yù)設(shè)的攝影測量任務(wù)，并將飛行高度、速度、狀態(tài)、氣象情況傳輸給地面監(jiān)控系統(tǒng)。

第二，地面監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)直接影響飛行平臺的運(yùn)行，包括計算機(jī)、飛行控制、電子通信、電臺等設(shè)備。無人機(jī)工作時，地面監(jiān)控系統(tǒng)會接收無人機(jī)發(fā)出的信息，在地圖上標(biāo)記無人機(jī)的位置、高度、速度、路線等參數(shù)，方便操作人員了解無人機(jī)的飛行狀態(tài)。

1.2 軟件系統(tǒng)

第一，航線設(shè)計軟件。該軟件決定了系統(tǒng)運(yùn)行的方向、精準(zhǔn)度，也是信息采集的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要求預(yù)先設(shè)定地形特點、作業(yè)范圍、測量參數(shù)、精度等指標(biāo)，依據(jù)行高、重疊度、地面分辨率，可以計算出飛行曝光點、基線長度等數(shù)據(jù)。

第二，數(shù)據(jù)接收處理軟件。該軟件是系統(tǒng)攝影測量外業(yè)的最后一步，關(guān)系到圖像的處理質(zhì)量。一般而言，無人機(jī)獲取地面影像時，會受到內(nèi)部、外界因素的影響，為了避免原始圖像處理時存在質(zhì)量問題，會對原始影像進(jìn)行預(yù)處理，例如圖像校正、圖像增強(qiáng)等。

2 無人機(jī)航空攝影測量系統(tǒng)在地形測繪中的應(yīng)用

以某次地形圖測繪工作為例，無人機(jī)上載有傾斜攝影系統(tǒng)。外業(yè)測量時風(fēng)力4級，航高為500m左右，分辨率為8cm，影像重疊度設(shè)置為航向80%、旁向60%。地形圖測繪目標(biāo)是DOM制作和DLG制作，比例尺均為1:1000。綜合分析測量工作特點，以及數(shù)據(jù)后期處理需要，采用分辨率高的影像數(shù)據(jù)一體化系統(tǒng)軟件PixelGrid。布設(shè)像控點時，采用區(qū)域布點法，取航向基線8-10條，旁向航線2條，拐點處再布設(shè)平高控制點。整個作業(yè)流程見圖1。

圖1 無人機(jī)航空攝影作業(yè)流程

地形圖測繪完成后，為了評估測繪精度，在像控點采集過程中，遵循均勻分布原則，選擇305個平高檢查點作為精度檢測對象。結(jié)果顯示，該地形圖在平面上的誤差為±25cm，滿足GB-T 7930-2008規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

3 無人機(jī)航空攝影測量系統(tǒng)在土地規(guī)劃中的應(yīng)用

以某土地整治項目為例，位于重慶山地區(qū)，規(guī)劃設(shè)計階段，利用無人機(jī)航空攝影測量系統(tǒng)，作業(yè)流程如下：第一，收集地形圖、土地利用資料，檢查儀器設(shè)備，做好飛行準(zhǔn)備工作。第二，測區(qū)踏勘，確定大概測量范圍，在系統(tǒng)中設(shè)置測量區(qū)域和飛行路線，布設(shè)像控點，避開樹木、建筑、電線等。

第三，外業(yè)攝影測量，在無人機(jī)上搭載攝影系統(tǒng)，低空飛行獲得測區(qū)影像資料，要求圖像清晰、色彩均勻、層次豐富，能真實表現(xiàn)地物信息。第四，內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，利用PhotoScan圖形處理軟件，對影像進(jìn)行拼接和處理，找到像控點，對坐標(biāo)、高程進(jìn)行糾正、加密、修飾。

在土地整治的規(guī)劃設(shè)計中，無人機(jī)航空攝影測量系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢如下：①高效。考慮到重慶地區(qū)地形地勢復(fù)雜，傳統(tǒng)地形測量工作的開展，完成1km2的測量范圍需要2人花費(fèi)3天～4天。②直觀。該系統(tǒng)的應(yīng)用，能獲得測區(qū)全范圍的數(shù)字正射影像圖，由于圖像更加直觀，有利于工作人員分辨各種信息要素。依據(jù)初步設(shè)計方案，向民眾征求意見時，能提高民眾的積極性，增強(qiáng)對土地整治的認(rèn)識度。③全面。繪制地形圖是土地整治的基礎(chǔ)，考慮到測量范圍廣，傳統(tǒng)測量工作難以適用，容易忽略部分溝渠、線路，繼而影響整治方案的設(shè)計。

4 無人機(jī)航空攝影測量系統(tǒng)在災(zāi)害防治中的應(yīng)用

以我國云南省為例，2014年在昭通市境內(nèi)發(fā)生一起5.7級地震，受災(zāi)范圍包括一區(qū)四縣，受災(zāi)人數(shù)約為109萬。地震發(fā)生后，國家調(diào)集多臺無人機(jī)航空攝影測量系統(tǒng)，以獲得地理資料，為災(zāi)情評估、應(yīng)急救援等工作提供了有利基礎(chǔ)。具體工作中，采用QuickEye無人機(jī)，主要作業(yè)參數(shù)見表1。機(jī)上搭載的數(shù)碼相機(jī)，型號為Canon 5D Mark III，用于影像數(shù)據(jù)采集。無人機(jī)起飛后，按照預(yù)設(shè)路線飛行，飛行高度控制在3000m，分辨率為0.2m。攝影測量完成后，共獲得高清攝影數(shù)據(jù)500份，測區(qū)面積達(dá)到50km2；然后對圖像進(jìn)行預(yù)處理，采用數(shù)據(jù)糾錯、圖像拼接技術(shù)，保證地面圖像的完整性。

表1 QuickEye無人機(jī)的主要作業(yè)參數(shù)

通過分析影像信息，可以明確地震帶來的災(zāi)害范圍，分辨出哪些地區(qū)受害嚴(yán)重，從而作為應(yīng)急救援的重點，最大程度上減少經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。實踐證實，在救災(zāi)處置、人員轉(zhuǎn)移、湖泊測繪等工作上，該系統(tǒng)均發(fā)揮了良好的功能作用，不僅為現(xiàn)場救援提供了準(zhǔn)確依據(jù)，也為災(zāi)后重建創(chuàng)造了有利條件，具有成本低、效率高、可實時傳輸?shù)膬?yōu)點。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，無人機(jī)航空攝影測量系統(tǒng)成為一種新型的測量手段，具有精度高、成本低、操作簡單的優(yōu)勢。文中分析了該系統(tǒng)的組成，其中硬件系統(tǒng)包括機(jī)載系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)；軟件系統(tǒng)包括航線設(shè)計軟件、數(shù)據(jù)接收處理軟件；介紹了在地形測繪、土地規(guī)劃、災(zāi)害防治中的具體應(yīng)用，并結(jié)合工程案例進(jìn)行分析，希望為類似工作的開展提供經(jīng)驗借鑒。