摘要：无人机以其体积小、成本低、操作简便、起降快速灵活、能云下摄影、对天气条件要求低、影像分辨率高、获取影像快捷等特点，满足了土地开发整理项目区域较小、分布零散、动态监测的特点。文章重点就低空无人机航空摄影高度自动测量方法进行研究分析，以供参考和借鉴。
关键词：低空无人机；航空摄影；自动摄影；方法
引言
低空无人机摄影测量系统通常由地面系统、飞行控制系统、数据处理系统和航拍系统组成，地面控制系统负责在无人机启动时规划目标航线，在无人机飞行时由地面站的控制软件显示飞行的航迹、地图、飞行参数等，并利用控制系统调整目标航线与航路点；飞行控制系统利用GPS定位信号来分析无人机的速度、位置及高度等，使无人机根据预先设定的航线自由飞行；数据处理系统利用影像处理软件拼接航片、给坐标信息下定义、制作数字地面模型；航拍系统能够结合实际需求，搭载数值航摄仪、单反数码相机等航拍系统，进而满足各种精度和类型的航拍要求。
1低空无人机航空摄影测量的特点
低空无人机航空摄影测量是继卫星遥感、大飞机遥感之后发展起来的一项新型航空遥感技术，它的特点主要体现在如下几个方面：第一，无人机起降方便。采用滑起、滑降、弹射、伞降等方式，无需机场起降和进行机场协调等一系列工作，对起降场地要求低，一般有净空条件较好的平整的草地或公路即可；第二，可以获取准确度高和高分辨率的影像。能低空作业和云下摄影，可以获取分辨率在0.05～0.5m之间的影像和相对精确的定位数据；第三，效率高。无人机航空摄影不受地形影响，可进入各种复杂地域拍摄，无论是林地、高原、盆地、水域都可以实施摄影，获取数据全面准确，有效拍摄时间长，能够高效率完成工作任务；第四，无人机运输方便。系统集成度高，只需装载于一般的运输车中，也可进行铁路或航空托运，方便在各地开展工作任务；第五，成本低。整个系统维护、维修成本较低，运行成本也比有人机和常规测绘较低；第六，内业成图快速，利用相关软件可以快速的完成空三、DEM、DOM、DIG的制作。
2低空无人机航空摄影高度自动测量技术概述
低空无人机的航空摄影高度的自动测量，主要是采用气压测量法对气压中存在的各类影响因素进行研究，然后随着实际气压的情况，对低空无人机航空摄影高度进行调整，确定重力加速度以及低空无人机航空摄影高度之间的关系，最终通过对各类数据的计算，确定低空无人机航空摄影的实际高度，例如海平面的高度等，无人机航测系统的特点无人航摄系统具有以下的特点：第一，在复杂的地面状况以及天气条件中，受到的影响较少，并且工作方式较为灵活；第二，在搭建无人机平台时，其构建成本以及航摄设备维护成本较低；第三，无人机飞行高度较低，所得到的图像较为清晰，并且在小范围的信息获取上具有较大的优势；第四，影响重叠度可以根据实际需求设置，并且其影响技术的处理可以提高后续工作的稳定性以及可靠性；第五，不需要申请空域，具有携带简单，转场较快的特点。
3低空无人机航空摄影高度自动测量技术的应用
3.1低空无人机摄影高度的传感器测量
在计算过程中，需要使用GPS系统进行计算，并且通过GPS以及气压高度计等测量方式，获得低空无人机航空摄影高度的信号，具体得到步骤如下。在通过GPS技术测量高度时，低空无人机的GPS航空摄影高度与低空无人机航空摄影的噪音以及真实高度有关。而低空无人机航空摄影气压高度与航空摄影气压高度计所测量的尺度因子偏差、低空无人机航空摄影的测量误差以及测量噪音有关。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在使用GPS时，由于无人机的GPS系统精确度有限，因此还需要对像控点进行布置以及测量像控点的选择，布置时应该使用以下的方式，在无人机所收集到照片上可视特征点，例如公路房屋等，此类像控点可直接使用，在没有直接可辩证的区域，应当在地面设置可分辨的辅助标志，作为像控点位置，并且需要注意的是像控点的布置应当在采集照片之前完成，保证照片上可以清楚地体现像控点。
3.2低空无人机航空摄影高度自动测量方式的实现
在低空无人机航空摄影的传感器模型中，使用二阶多项式的修正方法对低空无人机航空摄影传感器的输出值进行修改，然后自动力学原理上搭建低空无人机航空摄影的高度测量方程，最后通过卡尔曼滤线将航空摄影高度的均方差进行估算，达到调整低空高度测量的目的。在低空无人机航空摄影中，高度自动测量传感器温度补偿后的电压值、未经补偿的电压值以及温度矫正系数阵的那个因素与低空无人机的限定性阈值有关，在计算低空无人机航空摄影的动力学方程时，高度测量结果与低空无人机传感器的输出值、温度系数补偿系数矩阵以及温度输出矩阵有关。
4自动测量方式结果分析
4.1参数的设定
为有效确定检测方式的有效性以及优越性，需要开展低空无人机的数字模拟实验，以气压高度传感器、低空无人机摄影高度的自动侧脸误差以及垂直加速机的自动测量误差进行计算，将航空摄影过程中，大气气压的变化充分考虑，最终计算最终结果。低空无人机控制系统主要包括五个部分，详细如下：一是无人机航空摄影地面监控系统；二是无人机航空摄影伺服控制系统；三是无人机航空传感器；四是无人机航空飞行计算机；五是无人机航空摄影数据传输系统。在本次实验中，所使用的无人机航空飞行辅助计算机为ATMEL公司研发生产型号为ATmega16L的计算机。无人机航空摄影传感器是由COM-PASS、无人机航空飞行GPS系统以及IMU等系统组成，无人机航空摄影数据系统是由XTend无线模块、无线路由装置以及无人机4017模块等组成，而无人机航空摄影地面监控系统则是由PC机程序以及地面监控程序作为主要组成部分。
4.2实验测试以及分析
在试验中可以发现低空无人机抗空摄影高层自动测量滤波误差具有收敛的特点，因此使用卡尔曼滤波对高度信号进行处理，具有较强的稳定性，与正常情况下无人机航空摄影高度的误差相比，具有较低的精确性，可以应用于测量低空无人机的航空摄影高度。而且由于低空无人机在航空飞行时会产生抖动，所以会受到多种噪音的干扰，最终导致拍摄数据具有一定的波动，即毛刺以及高度量测噪音，在使用卡尔曼滤波后，低空无人机的航空摄影高度数据较为平缓，稳定性得到完善，在低空无人机的航空摄影工作中，使用自身的稳定性以及精确性得到提高。
结束语
综上所述，在多传感器以及卡尔曼滤波相结合使用的测量方式中，多传感器的使用，可以将使用的单个传感器时的缺点进行改善，使低空无人机航空的摄影性能得到改善，为今后的使用以及普及提供基础，在低空无人机摄影工作中自主飞行以及控制，是研究的重点所在，并且自动测量工作更是当前研究的主要内容，其中所使用的方式也已存在有待提高的方向，包括传感器性价比的选择以及传感器性能的应用，应该选择精确性更高的传感器。GPS高度传感器的应用，可以获得较高的摄影高度，使测量所获得的证据具有更高的准确性，达到航空摄影高度自动测量的目的。
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作者简介
郭鹏（1986-），男，四川成都人，工程师，主要从事工程测绘、地质勘查等工作。
论文作者:郭鹏,詹秀云
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/17
标签：无人机论文; 低空论文; 航空论文; 高度论文; 测量论文; 传感器论文; 系统论文; 《基层建设》2018年第29期论文;