康紅星

（中國有色金屬長沙勘察設(shè)計研究院有限公司，湖南 長沙 410000）

無人機在航空攝影中的應(yīng)用越來越廣泛，能十分的方便、快捷且精確的完成攝影任務(wù)，為之后的測量工作提供可靠的參考依據(jù)，保證測量的準(zhǔn)確度，值得大范圍應(yīng)用和進(jìn)一步推廣[1]。

1 項目概況

測區(qū)范圍共有7個分區(qū)，界線圖如圖1所示。

圖1 測區(qū)界線圖

根據(jù)XXX的實際需求，本項目需要獲取測區(qū)影像數(shù)據(jù)，完成DOM、DLG成果的生產(chǎn)。其中，第1分區(qū)需求比例尺為1：1000，其他分區(qū)需求比例尺為1：2000；地面分辨率均采樣為0.1m。根據(jù)項目需求，本項目的主要工作有無人機航空攝影、像片控制測量、地物地貌要素調(diào)繪、航攝數(shù)據(jù)處理、相關(guān)圖件輸出等。具體任務(wù)量如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)獲取與生產(chǎn)計劃面積（單位：km2）

2 無人機數(shù)字航空攝影

2.1 基本要求

2.1.1 相片重疊度

航攝分區(qū)的劃分需按照地形特征進(jìn)行，以分區(qū)要求為依據(jù)，航攝最低點的地面分辨率應(yīng)達(dá)到0.1m以上。航向重疊度通常在60%～80%范圍內(nèi)，不能低于53%；旁向重疊度通常在15%～60%范圍內(nèi)，不能低于8%。

2.1.2 攝區(qū)邊界覆蓋保證

航向覆蓋超出攝區(qū)邊界線應(yīng)達(dá)到兩條基線以上。旁向覆蓋超出攝區(qū)邊界線通常要達(dá)到像幅50%以上；在方便對像片控制點進(jìn)行施測量且不會對內(nèi)業(yè)正常加密造成影響時，旁向覆蓋超出攝區(qū)邊界線應(yīng)達(dá)到像幅30%以上。

2.1.3 航高保持

在同一條航線上，兩個相鄰的像片，其航高差應(yīng)控制在30m以內(nèi)，最大和最大航高，相差不能超過50m，而實際和設(shè)計航高之間相差不能超過50m。

2.1.4 漏洞補攝

在航攝中存在的相對與絕對漏洞都應(yīng)及時進(jìn)行補攝，采用前一次航攝過程中所用的數(shù)碼相機進(jìn)行，補攝時，航線兩端需要超出漏洞以外兩條基線。

2.1.5 影像質(zhì)量

影像必須清晰，且層次豐富，反差適中，色調(diào)柔和；可容易分辨出地面分辨率良好的狹小地物影像，也可建立完整的立體模型。在影像上，不能存在缺陷，包括云、云影、煙、大面積反光、污點。確保因飛機地速的影響，在曝光瞬間造成的像點位移一般不應(yīng)大于1個像素，最大不應(yīng)大于1.5個像素。

2.1.6 平面位置與高程精度

平面位置中誤差應(yīng)滿足表2的要求，高程中誤差應(yīng)滿足表3的要求。

表2 平面位置中誤差（單位：m）

表3 高程中誤差（單位：m）

2.2 航攝系統(tǒng)選擇

2.2.1 飛行平臺

飛行平臺應(yīng)達(dá)到以下要求：續(xù)航時間不少于1.5h；可在四級風(fēng)力條件下安全飛行；巡航速度通常在120km/h以內(nèi)，最快不得超出160km/h；對航路點及曝光點的存儲數(shù)量應(yīng)達(dá)到1000個以上；對于導(dǎo)航定位GPS，應(yīng)達(dá)到以下要求：數(shù)據(jù)輸出頻率達(dá)到4Hz以上，可使用雙頻GPS差分定位或精密單點定位對實際曝光點的坐標(biāo)進(jìn)行解算[2]。

2.2.2 航攝分區(qū)劃分

在對航攝分區(qū)進(jìn)行劃分時，應(yīng)嚴(yán)格遵循下列基本原則：分區(qū)界線必須和成圖范圍線完全一致；分區(qū)中的地形高差應(yīng)控制在航攝航高1/6以內(nèi)；當(dāng)?shù)匦胃卟羁梢詽M足以上要求，且可以保證航線保持直線的基礎(chǔ)上，盡可能增大分區(qū)跨度，以覆蓋整個攝區(qū)為準(zhǔn)。

2.2.3 航攝設(shè)計計算

依據(jù)航攝相機參數(shù)、分區(qū)地形起伏、像片重疊度以及飛行安全條件等因素確定各分區(qū)基準(zhǔn)面高度；同時計算攝區(qū)最高點重疊度、最低點地面分辨率等參數(shù)，并檢驗其能否達(dá)到設(shè)計要求。

2.2.4 航線生成和編輯

在地面站系統(tǒng)中進(jìn)行航線的設(shè)計，分別將每個攝影分區(qū)的范圍坐標(biāo)輸入到地面站軟件，根據(jù)航飛設(shè)計來設(shè)置航線的間距和飛行的方向，軟件可自動生成航線文件，根據(jù)需要可進(jìn)行航線的局部編輯。

2.2.5 航攝時間選擇

在航攝過程中，除了要有良好光照度，還要避免太大的陰影；通常情況，建議在正午前后1h之內(nèi)進(jìn)行航攝，在條件允許的情況下，可進(jìn)行云下攝影。

2.3 航攝實施要求

2.3.1 場地選擇

無人機的起飛和降落主要有兩種方式，即滑起滑降落和彈射傘降落，現(xiàn)有無人機只有應(yīng)急傘，在緊急狀況下可使用傘降的方式，在條件允許的情況下優(yōu)先選擇滑起滑降。采用該方式時，要有長度不少于150m的平直跑道，可選擇與攝區(qū)相距較近的公路或開闊工地。

2.3.2 起飛前檢查

在航攝過程中，安全為第一要素，將飛機組裝好后，必須做好檢查與記錄，在保證安全的前提下才能開始飛行。需檢查的項目有：俯仰檢查、滾轉(zhuǎn)檢查、水平設(shè)置、空速檢查、高度計檢查、轉(zhuǎn)速檢查、遙控器檢查、GPS定位檢查、震動測試、電池測試、數(shù)傳發(fā)射對傳感器的影響測試、接插件檢查、風(fēng)門設(shè)置檢查、動態(tài)傳感器數(shù)據(jù)觀察、空速計系數(shù)、相機檢查。

2.3.3 地面站監(jiān)控

在無人機升空之后，通過地面站對無人機實際工作狀態(tài)實施監(jiān)控，對于地面站的工作人員，應(yīng)隨時檢查無人機轉(zhuǎn)速、飛行高度與飛行速度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時應(yīng)立即作出判斷并采取有效措施解決。

2.3.4 現(xiàn)場數(shù)據(jù)整理和檢查

航攝結(jié)束后，需在現(xiàn)場檢查并整理航攝數(shù)據(jù)。通過檢查確定曝光點數(shù)和影像數(shù)是否完全一致，如果不一致，應(yīng)立即確定原因；通過檢查確定航線記錄值和實際飛機影像數(shù)是否完全一致。數(shù)據(jù)整理要在原始影像每張都可以打開，且每張都存儲完整、不發(fā)虛、曝光適中的條件下進(jìn)行。航攝完成后，需在現(xiàn)場填寫記錄表。

2.3.5 航攝補飛

以航攝鑒定表為依據(jù)，現(xiàn)場航攝負(fù)責(zé)人確定需要進(jìn)行重新飛行或補充飛行的區(qū)域，同時組織人員進(jìn)行，對鑒定表予以必要的修改及補充完善。

2.4 航攝數(shù)據(jù)預(yù)處理

2.4.1 預(yù)處理內(nèi)容

①創(chuàng)建項目文件目錄，導(dǎo)出影像數(shù)據(jù)文件并進(jìn)行原始數(shù)據(jù)備份存檔；②對影像的質(zhì)量進(jìn)行檢查，包括清晰度檢查、信息量檢查、色彩、明暗、云、煙霧、重疊度、旋偏角的檢查等；對存在小缺陷的影像予以輻射校正，并填寫鑒定表；③對缺陷相對較大的區(qū)域?qū)嵤┭a飛設(shè)計，并通知現(xiàn)場人員準(zhǔn)備開始補飛；④制作真彩色像片索引圖；⑤對項目資料進(jìn)行整理，匯編其它成果。

2.4.2 航攝像片命名

根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范，結(jié)合項目具體情況，像片的文件名主要由3位字母和9位數(shù)字組成，比如RHA01001001.jpg，具體規(guī)則如表4所示。

表4 航攝像片命名規(guī)則

2.4.3 補飛數(shù)據(jù)整理原則

①以航攝檢查與修正完成后的設(shè)計文件為依據(jù)，分析補費數(shù)據(jù)，確定補飛具體類型，如替換航線、替換航片或插入航線。②當(dāng)補飛為替換航線或航片時，在整理數(shù)據(jù)的過程中需將原片刪除，但命名不變，將GPS點為修改成替換之后的數(shù)據(jù)。③對于插入航線的情況，航線編號應(yīng)依據(jù)上一次航攝的最大航線編號順延。

3 結(jié)論

（1）在大比例尺地形圖測繪項目中，無人機數(shù)字航空攝影有很大技術(shù)優(yōu)勢，能有效減少人員工作量，并能提高測量精度[3]。

（2）在實際的無人機數(shù)字航空攝影過程中，應(yīng)高度重視基本要求、航攝系統(tǒng)選擇、場地選擇、起飛前檢查、地面站監(jiān)控、現(xiàn)場數(shù)據(jù)整理和檢查、航攝補飛、數(shù)據(jù)預(yù)處理等要點，保證攝影順利完成，并達(dá)到預(yù)期的效果。