摘要：随着经济的发展和科技的进步，民用无人机和数码相机也得到迅速发展，采用无人机低空摄影测量已经逐渐成为测绘领域的一种重要的作业方式。与传统的航空摄影测量相比，无人机低空摄影测量具有高效、灵活、成本低廉等优势，其在土地整理、局部地形图更新、紧急灾害的数据采集等多种领域有较为广阔的应用。但由于某些因素的影响，如相机参数的准确性、成像质量、飞行质量等，会降低无人机低空摄影测量的影像质量。
关键词：城市测绘；无人机；低空摄影
引言：现阶段，无人机低空摄影测量已经成为测绘工作中常用技术，在城市规划与三维数字建模等方面，有着较强的优势。随着智能化时代的发展，地理信息应用的更加广泛，测绘法的重新修订，使得无人机的应用有法可依，是测绘地理信息事业发展的重大事件。
1 无人机低空摄影测量技术
1.1 概述
无人机低空航摄系统主要是以无人驾驶的低空飞机作为工具平台，依据航摄设备获取空间信息，用计算机系统进行图像处理工作的一种新型的应用技术。无人机低空航摄的成本远远低于传统的航拍平台，无需专业的保养维修人员，且操控技术人员培养成本也相对较低，人力和成本的优势非常明显。无人机低空航摄在国土规划测量中的应用也比较广泛，是当前遥感和测绘领域的一项重要的应用技术。无人机低空摄影测量系统包括低空摄影系统、地面控制系统和数据处理系统。其中，低空摄影系统主要由飞行平台、自动驾驶仪和数码相机构成，负责执行低空摄影和测量的工作。地面控制系统主要由地面运输系统、无人机地面控制设备和数据接收和交换器构成，主要负责对无人机的全面控制和对无人机发射信号的接收工作。数据处理系统主要负责对低空摄影前期的航线制定工作和对接收无人机数据信号的处理工作。
1.2 优势
将无人机低空摄影测量技术在城市测绘工作中加以应用，有着诸多的优势，在具体的操作上较为方便，操作的成本也比较低廉。无人机低空摄影测量相对于航天测量要简单的多，不需要对操作人员长时间的培训，无人机的体积相对比较小，在对其进行维护管理方面就比较的简单，在成本方面也比较便宜。无人机低空摄影测量技术应用的效率比较高，通过这一测量技术的应用，在遥感系统的运用下，地面操作人员进行操作即可，在测量的时间上相对比较短，测量的效率比较高，测量的灵活度也比较高等，受天气因素的影响较弱，所以从整体上的测量效率来看是比较高的。城市测绘过程中无人机低空摄影测量技术的应用，在图像上比较的清晰，能获得高清的图像照片。
2 无人机低空摄影测量影像质量控制
2.1 非量测数码相机的误差来源
（1）常见的机械误差、光学畸变差、像素的非正方形比例因子引起的误差、CCD阵列排列非正交性引起的误差、偏心常数、成像分辨等，都呈现出一定的规律性，属于系统误差。1）机械误差是由光学镜头摄取影像转化到CCD面阵，然后将影像转化为数字影像所引起的误差。2）光学畸变差主要是相机的物镜在其设计、制作的过程中，由于工艺水平的限制，造成的像点与理论设计上的成像位置之间存在差值，是影响相机影像质量的重要误差，又分为偏心畸变误差和径向畸变误差。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其他误差对影像的畸变影响十分微弱，日常应用中很少对其影响进行分析，本文不再进行讨论。（2）相机的随机误差主要是指像平面内仿射畸变差。其产生的原因是在成像的过程中，相机由于光电系统的内部干扰，会造成像素的水平和垂直距离都增加，且像坐标产生形变，并且表现出较强的随机性。
2.2 标定场控制点布设
目前室外标定场的控制点采集方法主要有下面几种：地面布标，全野外量测，空中三角测量加密，地图选点，几种方法从前到后精度是逐渐降低的。在地面布标进行控制点采集，虽然这种方法精度最高，但是因为野外布标采集的工作量极大，成本较高，所以本文不考虑。而空中三角测量加密和地图选点这两种方法虽然工作量少，费用低，但采集的控制点精度又较低。而全野外测量相对于其他几种方法来说，其控制点精度要优于后两者，且工作量和费用也都较为合理，因此，本文采用全野外的测量方法进行控制点的布设，建设室外三维相机标定场。根据现有的无人机低空摄影测量控制点布设规范，并结合当前的测绘需求，无人航摄所获取的影像数据的比例尺大部分1：500到1：5000，因此所需要的精度应为5cm到50cm。鉴于地面标定场的控制点精度一般应优于影像地面分辨率的1/3，高程应优于影像地面分辨率的1/6，则地面标定场的控制点精度应优于1.6cm～16cm，因此设定平面和高程控制点精度优于1cm。
2.3 相机的标定实验
1）将待检校相机设置成手动曝光模式，曝光时间调节到千分之一秒。其他参数设置与日常航摄应用的规格相同。使用相同的参数设置，有利于减少其他一些不必要的影响，方便后面对检校精度的评判。2）将待检校相机用相机底座安置于观测石墩上，进行固定。对相机进行固定可以增加待检校相机的稳定性，减少影像采集过程中的相机抖动，保证相机检校的连贯性。3）相机安置好后，对标定场进行影像采集。通过不同角度对标定场进行拍摄，最后选择出不同方位和角度的影像，这样做可以减少相机标定过程中各个参数的相关性，得到更高质量的标定结果。4）采用针对该标定场用 Visual C++编写的检校软件进行相机标定。
2.4 数据的处理
在无人低空摄影测量技术应用的过程中，对影像数据的处理是关键的环节，相片的数量上比较多，倾角过大以及方向上没有规律，这就必然会影响到影像匹配自动连接点的选取有。从当前影像匹配技术的发展情况来看，大量影像数据处理技术的良好应用效果、丰富的无人低空影像测量影像数据的处理技术都为城市测绘工作提供了便利。在实际的图像获得方面是通过低空遥感平台数据采集，把影响数据和GPS/POS数据从数据采集平台进行下载，对数据实施组织整理然后智能化匹配处理，接着引入控制数据后实施GPS/POS辅助区域网平差解算，这样就能获得精确的影像资料。最后要通过密集匹配技术的应用对DEM点云实施滤波和分类处理剔除，通过DEM和影像参数实施影像正射纠正的处理，通过航测仪器生产DLG。在经过对影像数据的处理之后，就能够获得准确的测绘数据。
结束语：随着科学技术的发展，无人机飞控技术会更加成熟，无人机的航程和有效载荷也会增加，其应用领域会进一步拓展。可以预见，在未来的地理信息发展中，无人机低空数码遥感影像将越来越发挥其重要作用。
参考文献：
[1] 王洛飞. 无人机低空摄影测量在城市测绘保障中的应用前景[J].测绘与空间地理信息，2014（02）：217-219+222.
[2] 张佳伟，李勇华． 无人机低空摄影测量在城市测绘保障中的应用研究［J］． 建材与装饰，2016（02）．
论文作者:刘素景
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/8/21
标签：无人机论文; 低空论文; 测量论文; 影像论文; 误差论文; 相机论文; 地面论文; 《基层建设》2018年第20期论文;