夏 國

中國電力工程顧問集團華東電力設(shè)計院有限公司 上海 200063

1 無人機遙感技術(shù)概述

無人機遙感技術(shù)集無人駕駛飛行器技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、遙測遙控技術(shù)、通信技術(shù)、POS定位定資技術(shù)、GPS差分定位技術(shù)和遙感技術(shù)于一身，具有自動化、智能化、專業(yè)化等顯著特點，廣泛應(yīng)用于國土、氣象、資源、環(huán)境、應(yīng)急搶險等領(lǐng)域。

隨著無人機硬件設(shè)備及遙感通信技術(shù)的快速發(fā)展，設(shè)備體積小型化，飛控系統(tǒng)成熟、遙測距離量程擴大，影像采集分辨率提高、數(shù)據(jù)后處理一體化，對工程測量來說能夠極大的提升工作效率。相對傳統(tǒng)工程測量，其具有成本低，成圖效率高、時效性強、精度可靠、可觀性強等顯著優(yōu)勢，且其數(shù)據(jù)獲取與處理一體化生產(chǎn)作業(yè)流程，能夠滿足工程測量工期緊，任務(wù)重、人力資源缺乏等要求。

而無人機遙感由于其自身質(zhì)量小，且處于低空環(huán)境下運行，受氣流影響大，使得其空間姿態(tài)穩(wěn)定性差，航帶排列不整齊、旋偏角大、影像畸變大等不良特點，需通過數(shù)據(jù)后處理軟件按照嚴(yán)密的影像匹配運算和畸變糾正才能獲取滿足規(guī)范要求的數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

2 工程測量應(yīng)用與實踐

2.1 作業(yè)流程

作業(yè)流程如圖1所示，包括前期準(zhǔn)備、像控測量、外業(yè)航飛、數(shù)據(jù)處理、成果提交等五個環(huán)節(jié)。

圖1 無人機遙感測量技術(shù)流程圖

在前期準(zhǔn)備階段需要根據(jù)任務(wù)需求確定無人機航測比例尺及航飛高度及航線設(shè)計、像控點布測設(shè)計等工作。

2.2 正射影像圖的獲取

正射影像的獲取是工程測量應(yīng)用中最常見的需求，傳統(tǒng)工程測量中應(yīng)用無人機遙感技術(shù)可以快速獲取大面積高清晰高分辨率的區(qū)域影像，并通過PIX4D等專業(yè)軟件結(jié)合像控點快速生成滿足成圖精度要求的正射影像用于工程應(yīng)用。尤其是在應(yīng)急測繪方面，能夠在困難、復(fù)雜地形的區(qū)域快速獲取災(zāi)害區(qū)域影像，為災(zāi)害評估和救援提供科學(xué)決策依據(jù)。

2.3 三維真實模型建立

通過無人機遙感技術(shù)結(jié)合航線設(shè)計方案，可以快速獲取大范圍的三維影像數(shù)據(jù)，通過CC等專業(yè)軟件結(jié)合已有像控點，生成具有真實地理坐標(biāo)的三維真實模型，包括DEM、DOM、DSM等數(shù)字產(chǎn)品，為工程三維設(shè)計及三維運維等提供最直接的三維基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.4 困難地區(qū)大比例尺地形測繪

無人機遙感技術(shù)可以結(jié)合不同傳感器，對地面進行影像、地面點高程的直接測量。通過無人機加載微型Lidar和非量測相機，獲取地面點云數(shù)據(jù)及時效性強的清晰影像，后期利用點云分類技術(shù)及影像空中三角測量，高效完成大區(qū)域正射影像制作及DEM生產(chǎn)。尤其在山區(qū)林木密集，作業(yè)條件困難等地區(qū)，無人機遙感技術(shù)的高機動、靈活、高效等顯著特點對提升工程測量作業(yè)效率具有極大意義。

3 應(yīng)用注意事項

3.1 航線設(shè)計

由于無人機遙感技術(shù)數(shù)據(jù)采集的平臺為質(zhì)量輕小的無人機，低空飛行過程中其姿態(tài)不穩(wěn)定，且非量測相機畸變大等問題，為保證其飛行安全及內(nèi)業(yè)處理時空中三角測量及平差順利通過，在滿足地面分辨率要求的前提下，通過航高合理設(shè)計，提高航線之間的航向重疊度和旁向重疊度。

3.2 天氣信息

在工程測量中采用無人機遙感技術(shù)，因注意飛行區(qū)域的天氣變化情況，對于輕小型無人機在風(fēng)力達到4級以上應(yīng)停止作業(yè)。

同時在采集影像資料作業(yè)過程中，應(yīng)避免陰影較大的時間段進行作業(yè)，如避免早上8點至9點太陽高度角小時作業(yè)。最好的作業(yè)天氣應(yīng)該是無風(fēng)且天氣晴朗或陰天。在陰天作業(yè)時，應(yīng)控制好相機的ISO值和光圈大小值。

3.3 像控點布測

根據(jù)不同無人機遙感平臺及作業(yè)區(qū)域大小和任務(wù)要求，可以采用不同的像控點布測方式。

像控點的標(biāo)記方式可以通過油漆在硬質(zhì)路面上采用L或者十字型進行繪制，繪制的寬度及長度根據(jù)任務(wù)成圖比例尺要求的地面分辨率十至二十倍進行。

當(dāng)無人機遙感平臺具備事后差分或?qū)崟r差分GNSS時，可以減少外業(yè)像控點布測，只需少量邊角區(qū)域的像控點進行平高點控制。

當(dāng)采用無人機自身導(dǎo)航位置信息進行空間姿態(tài)位置定位時，應(yīng)加強像控點布測方案設(shè)計，按照規(guī)范滿足相應(yīng)工程測量技術(shù)要求。

若在工程測量中只為獲取區(qū)域影像快拼成圖，進行相關(guān)簡易評估可以不做像控點。

3.4 數(shù)據(jù)處理

針對不同無人機遙感平臺獲取的海量數(shù)據(jù)，應(yīng)事先進行預(yù)處理，包括航測資料、影像資料、像控點資料等準(zhǔn)備，通過PIX4D或CC等軟件進行影像匹配和空中三角測量，在處理過程中應(yīng)注意POS數(shù)據(jù)與像控點數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)保持一致。

對野外像控點位置外業(yè)人員應(yīng)做好點之計，通過相片結(jié)合空間位置信息，讓內(nèi)業(yè)人員能夠快速判斷點位位置。

結(jié)語：本文從無人機遙感技術(shù)的基本內(nèi)涵出發(fā)，闡述了無人機遙感的優(yōu)缺點，無人機遙感技術(shù)以其成本低，成圖效率高、時效性強、精度可靠、可觀性強等顯著優(yōu)勢，結(jié)合其數(shù)據(jù)獲取與處理一體化生產(chǎn)作業(yè)流程，能夠滿足工程測量工期緊，任務(wù)重、人力資源缺乏等要求。在工程測量中能夠廣泛應(yīng)用于正射影像圖的獲取、三維真實模型建立、困難地區(qū)大比例尺地形測繪等領(lǐng)域，提高工作效率，減少人力資源成本的投入。同時對于其應(yīng)用過程中應(yīng)在航線設(shè)計、天氣信息、像控點布測、數(shù)據(jù)處理等方面進行了經(jīng)驗總結(jié)，對于今后工程測量中無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用提供技術(shù)參考。