無人機低空攝影測量內(nèi)外業(yè)技術(shù)流程

雷閃

摘 要：無人機低空攝影測量由于其諸多優(yōu)點，日益成為空間數(shù)據(jù)獲取的一項重要手段。本文在總結(jié)實際生產(chǎn)經(jīng)驗的基礎上，闡述無人機低空攝影測量的內(nèi)外作業(yè)技術(shù)流程。

關(guān)鍵詞：無人機；低空攝影測量；內(nèi)外業(yè)技術(shù)

中圖分類號：P231 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）14-0043-02

Indoor and Field Technique Flow of Low Altitude

Photogrammetry by Unmanned Aerial Vehicle

LEI Shan

（Henan College of Surveying and Mapping，Zhengzhou Henan 451464）

Abstract： Because of its many advantages， the Low altitude Photogrammetry by unmanned aerial vehicles is increasingly becoming an important means of spatial data acquisition. This paper was based on the summary of actual production experience，then expounded the internal and external technical process of low altitude photogrammetry by unmanned aerial vehicle， and the acquisition of digital products.

Keywords： unmanned aerial vehicle；low altitude photogrammetry；internal and external work

無人機低空攝影測量是指利用輕小型無人機搭載數(shù)碼航攝相機，并安裝POS系統(tǒng)，獲取測區(qū)影像及飛控數(shù)據(jù)，并結(jié)合像片控制測量，在數(shù)字攝影測量工作站進行作業(yè)，獲取各種數(shù)字產(chǎn)品。在測繪工作中，無人機具有機動靈活、成本低等諸多優(yōu)點，是目前測繪類數(shù)據(jù)獲取的一項常用手段，不僅可以彌補大多數(shù)衛(wèi)星影像的空間分辨率達不到要求、現(xiàn)勢性不足、價格昂貴等缺點，還可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)測繪作業(yè)方式。本文詳細闡述了無人機內(nèi)外業(yè)工作各項工作技術(shù)流程，包括外業(yè)航飛、像片控制測量、空中三角測量以及數(shù)字線畫圖的生產(chǎn)。

1 外業(yè)航飛系統(tǒng)

1.1 飛行平臺

飛行平臺采用ZC-7型無人機，其具有性能穩(wěn)定、靈活性高、應用簡便等優(yōu)點，可開展低空數(shù)字航空攝影，獲取高分辨率航空影像，用于生產(chǎn)數(shù)字地形產(chǎn)品。

1.2 控制平臺

控制平臺采用YS09無人機飛控系統(tǒng)，YS09無人機飛控系統(tǒng)是一個高性能、微型化的飛行控制系統(tǒng)，精準控制無人機飛行姿態(tài)，實時顯示無人機的位置、姿態(tài)、高度、速度和攝影設備的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。

1.3 攝影平臺

攝影采用佳能EOS 5D Mark Ⅱ數(shù)碼相機，此相機具有2 100萬有效像素、全畫面COMS圖像傳感器以及35mm焦距鏡頭，其參數(shù)如表1所示。

2 飛行實施

2.1 航線規(guī)劃

繪制1∶1 000地形圖，采用TOPUAVPlan航線設計系統(tǒng)設計地面分辨率GSD為0.1m，航高為547m，航向重疊度設計為80%，旁向重疊度設計為50%并完成航攝區(qū)域的劃分、航線的自動敷設以及航線敷設結(jié)果導出，導入無人機飛控系統(tǒng)后進行航空攝影。

2.2 航攝飛行

2.2.1 工作準備。機組人員在選好的起降場等待合適的航攝天氣，同時對航攝硬件進行檢查維護，確保設備處于最佳狀態(tài)，保證在最佳的天氣安全飛行[1]。

2.2.2 質(zhì)量檢查。質(zhì)量檢查包括飛行質(zhì)量和攝影質(zhì)量。①飛行質(zhì)量控制：高性能軟硬件系統(tǒng)為其提供保障，經(jīng)過反復調(diào)試，使飛機飛行達到最佳狀態(tài)。②攝影質(zhì)量控制：地空攝影必須選擇能見度大于2km的晴朗天氣，3級風以下，盡量保持各飛行架次氣象條件基本一致。飛行時間必須在10：00—16：00，以避免太陽高度角太小導致地面物體陰影過長。

2.3 地面控制

將規(guī)劃設計好的航線導入地面站控制系統(tǒng)YS09中，加載規(guī)劃好的曝光點位坐標，起飛后無人機自動進入自動駕駛模式，按照規(guī)劃航線飛行拍照，地面站實時監(jiān)控無人機飛行狀態(tài)，進行數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)視，并保證無人機工作安全。

2.4 提交資料

航攝完成后，對所有資料進行整理，及時交給內(nèi)業(yè)部門，包括影像對應的POS數(shù)據(jù)、航飛數(shù)字影像、成果資料登記表和數(shù)碼相機檢校參數(shù)。

3 像片控制測量

像控點的布設采用區(qū)域網(wǎng)布設，執(zhí)行《1∶500 1∶1 000 1∶2 000 地形圖航空攝影測量外業(yè)規(guī)范》（GB/T 7931—2008）《低空數(shù)字航空攝影測量外業(yè)規(guī)范》（CH/Z 3004—2010），像控點的測量執(zhí)行《全球定位系統(tǒng)實時動態(tài)測量（RTK）技術(shù)規(guī)范》（CH/T2009—2010）《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》（GB/T 18314—2009）。

3.1 像控點布設

第一，像控點布設。航向方向按照10～15條基線，旁向方向按照2～4條基線進行布設。布點時應注意，所布點應能有效控制住成圖范圍，測段接頭處不得有漏洞，點位選在像片航向和旁向重疊六片范圍內(nèi)，并確保在每張像片上都清晰。

第二，檢查點布設。一個區(qū)域網(wǎng)內(nèi)的檢查點的個數(shù)不少于2個。在像控點單人刺點和測量作業(yè)的情況下，網(wǎng)角點上應當布設雙點，以避免點位刺錯。

第三，點號編排原則。像控點編號原則為P+航線+像片號，如PN1534，其中P為像控點類型（平高點），N1表示為航線編號，后三位編號534為534片號。

3.2 像控點的刺點及整飾要求

本次像控刺點及整飾參照《低空數(shù)字航空攝影測量外業(yè)規(guī)范》（CH/Z 3004—2010）的要求，采用電子版，外業(yè)人員直接在平板電腦上打開像片刺點，清晰度高，方便快捷。

①在像片上找到相應位置用圖塊“”標記。

②點位說明要畫出周圍地物相對關(guān)系。略圖方位與實地相對應，文字描述應確切說明點的位置，點位附近有高程變化的，應注明比高，注至厘米。

3.3 像控資料的提交

外業(yè)像控測量完成后，對所有像控點資料進行整理，及時交給內(nèi)業(yè)部門，像控成果資料包括像控點位測量坐標文件、所選像控點刺點電子照片。

4 低空航測內(nèi)業(yè)處理系統(tǒng)

低空成像系統(tǒng)采用Cannon 5D MASK-II航空數(shù)碼相機以及Cannon EF 35mm焦距鏡頭，采用室外檢校場法，對相機進行高精度檢校，消除其光學畸變及物理畸變，使相機的像素中誤差達到0.25個像素。

空中三角測量采用INPHO全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)，采用POS+控制點的平差方法，首先自動建立航帶模型之間的拓撲關(guān)系網(wǎng)，用于全自動定向處理，快速、高精度的影像匹配算法大大降低了作業(yè)人員的勞動強度。航測內(nèi)業(yè)技術(shù)要求執(zhí)行《1∶500 1∶1 000 1∶2 000地形圖航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范》（GB/T 7930—2008）。

5 結(jié)語

低空無人機航空攝影測量因其輕巧靈活、成圖周期短、成本低、影像分辨率高以及現(xiàn)實性強等優(yōu)點，在某種程度上可以替代大部分傳統(tǒng)測繪工作，因而在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應用。其系統(tǒng)化的內(nèi)外業(yè)工作流程對實際項目生產(chǎn)至關(guān)重要，從航線規(guī)劃、外業(yè)航飛到像片控制點量測，以及內(nèi)業(yè)空三處理、數(shù)字產(chǎn)品的生產(chǎn)和制作，每個步驟都互相關(guān)聯(lián)，并影響最終精度，因此需要嚴格把控，可謂步步“精”心。而隨著計算機技術(shù)以及無人機技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，低空無人機航空攝影測量將會進一步降低外業(yè)工作成本，發(fā)揮優(yōu)勢，在更多領(lǐng)域施展拳腳。

參考文獻：

[1]張海波.DGPS/IMU輔助航空攝影航片處理方法[D].阜新：遼寧工程技術(shù)大學，2013.