论无人机航测技术的应用与实践

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　　摘要：无人机航测遥感技术是继卫星遥感和飞机遥感之后发展起来的一种新的航空遥感技术，广泛应用于应急测绘、国土资源监测、重大工程建设等领域。这是一种灵活且快速的航空勘测技术。但仍存在图像重叠不规则、图像范围小、图像倾角大、旋转角度大、图像失真明显等问题，对现有的无人机航测技术提出了挑战。
　　关键词：无人机；航测；应用；实践
　　1 引言
　　无人机航测技术作为航空摄影测量系统的重要组成部分，以其独特的优势正逐渐得到广泛的应用。本文阐述了无人机航测的概念，无人机航测系统的组成，无人机航测的优势和应用，以及无人机航测的发展前景。
　　2 无人机摄影测量系统的组成
　　2.1 硬件组成
　　无人机测绘遥感系统由无人机飞行平台、传感器、飞行控制系统、地面监测系统和地面运输保障系统组成。我国成熟的飞行平台有“垂直尾翼”无人机和“双发”无人机“倒桅尾翼”无人机，搭载高端单反数码相机。无人机飞行控制系统主要包括自动驾驶仪、GPS导航仪、姿态控制器、高度计、气压计等。关键技术是GPS导航控制的定点曝光技术和摄像机旋转校正技术。地面监控系统主要包括通信系统、监控软件系统和维护系统。
　　2.2 软件组成
　　无人机航拍和图像处理比传统的航测要复杂得多。为了保证航拍质量，需要准确的航拍规划、快速的航拍质量检查和快速的图像预处理。要完成这些任务，需要配置相应的软件。精确航拍任务规划软件主要用于航拍任务规划。其功能包括：设计成果统计与制图、自动/半自动航拍分区、自动布线、自动调整曝光点间距与路线间距、保证立体观测重叠指标、修改编辑曝光点、路线功能、帧路线、基站布局功能、照片数量、路线长度、距离等。统计报告。航空摄影质量的软件快速检查包括以下技术内容：快速浏览图像质量，检查重叠指数检查偏转角索引，自动图像预览指数映射，自动批号的图像，输出航空摄影质量检验的统计报告，和快速检查飞行数据覆蓋，以便决定补飞和撤场的问题。同时直接关系到作业效率，飞行质量检查与评价。最核心的指标是重叠度和旋偏角，必须满足航测规范的要求。两张相邻航片，通过一对同名点即可根据影像宽度计算重叠度和旋偏角，数字航片原始片像素数固定，按照同样方式重采样后的预览片也可计算重叠度。
　　图像快速预处理软件的主要目的是对无人机航拍图像的像差进行校正。基于图像校正变换的像差校正软件是为了提高摄影测量的精度，便于后期处理中模型间的相对定向。软件包括以下技术功能：
　　⑴批处理读入TIF格式原始影像数据。
　　⑵读入相机参数文件。
　　⑶自动完成畸变差改正。
　　⑷对影像上像点坐标进行系统误差改正。
　　3 无人机航测作业流程
　　无人机航测总体作业流程：见图1所示。
　　4 无人机航测的优点
　　基于无人机的航空摄影测量是对传统航空摄影测量的补充。它具有其他测量方法所没有的优点。
　　4.1 成本低廉
　　设计和生产成本较低，因为不需要携带飞行员，也不需要安装导飞行员的驱动设备、语音通信和安全设备。与此同时，飞机的尺寸可以非常小，在设计分解和折叠时，飞机在平时存放或运输时只占用很小的空间，运输方便。
　　4.2 低高度飞行
　　无人机可以在千米以下的高度飞行，可以获取大规模、高精度的图像。它在获取本地信息方面具有很大的优势。与此同时，因为它可以在云层下飞行，清晰的图像数据仍然可以在多云天气条件下获得，从而降低了天气对行动的影响。
　　4.3 快速航测反应能力
　　在无人机航测实际操作过程中，主要在低空飞行，受气候条件影响较小。对起飞和降落地点也没有很大的要求，只要它们相对平坦即可。同时，由于无人机航测中没有驾驶员操作，不需要担心人员安全；起飞前的准备时间很短，通常只有15分钟，操作也比较简单；由于空域的影响较小，可以实现手工测量的不可达性，提高测量效率，扩大测量范围。
　　5 无人机航测应用前景
　　5.1 自然灾害监测
　　灾害种类繁多，地形复杂。基于数字正射影像图，可以在灾害发生前进行相应的预防工作；在灾害发生时，我们可以及时了解灾害的状态，预测灾害的蔓延趋势，做出应急决策；灾害发生后，我们可以进行灾后损失评估，并做好相应的灾后恢复工作。
　　5.2 城镇建设规划
　　基于高分辨率城市图像映射，现有的城市规模结构、职能部门和空间布局合理调整，和布局规划区域交通、通信、能源、供水、排水和防洪可以科学地制定，以便充分发挥城市总体效益。
　　5.3 土地资源监察
　　因为无人机遥感数据采集系统具有快速和移动，实时视频传输、高风险区域检测安全、低成本、灵活等等，它可以检测和阻止非法土地使用、滥用耕地，破坏生态环境，尽快，使国土资源监测工作更加快速、高效和直观。它将成为土地资源监测的主人。遥感数据采集工具
　　5.4 交通部门应用
　　基于数字正射影像和数字高程模型，方便交通部门规划、选择新建公路、铁路，估算工程量；无人机遥感数据采集系统能够及时监测交通拥堵的范围和程度（如2008年初京珠高速公路受冰雪灾害影响的交通拥堵情况），便于交通部门科学排险与应急预案。
　　5.5 无人机航测技术在输电线路中的应用
　　除超高压、特高压和跨区电网等大型工程快速建设外，一些局部改线、接线工程也越来越多，此类工程规模虽小、路径较短、但工期要求特紧。例如，传统的航测技术由于劳动强度高、运行周期长、生态环境破坏大，不能满足整个电网项目信息化建设和智能电网建设的长期需求；传统的航空测量技术由于流程复杂，空域控制的机动性差，周期长，成本高。利用无人机航测可以避免这些问题。
　　6 结语
　　无人机航测系统灵活、高效、快速、准确、安全可靠、节约成本。该系统应用广泛，具有快速响应能力。无人机（UAV）航测系统是当前低空快速航测中的一个热点。采用无人机进行航测的要求低，成本低。它不需要专业的飞行员或机场等相关设施，大大节省了飞行成本。同无人机数字航测系统具有便携、快速、灵活等特点。在测绘数据时，可以快速得到最大值：剔除粗差后控制点和检查点的最大值。
　　参考文献
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　　（作者单位：江苏易图地理信息科技股份有限公司）
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