摘要：伴随现代测绘技术的发展，无人机低空航摄以其灵活机动的优势，可快速获取的高分辨率航片，快速获取区域现势性影像资料，经航空摄影测量软件处理，生产DEM与DLG线划图，为国土监察提供详实的资料数据。本文以无人机航摄数据生产入手，分析其线划图与DEM高程模型生产的相关技术，为类似工程提供参考依据。
关键词：无人机低空航摄；DOM数字高程模型；空中三角测量
无人机低空航测，以其灵活机动的优势，弥补了传统载人飞机航空摄影测量在影像分辨率、地物几何精度、飞行成本方面所存在问题，利用高分辨率数码相机为传感器，快速获取区域现势性影像资料，为国土资源监察、大比例尺地形图测绘、DEM快速生产，提供了高效便捷的技术手段。
1.无人机低空航摄系统构成
无人机低空航摄系统，即以轻小型无人机为载体所进行的非接触式数据采集，包含无人机飞行载体（UAV）、数据采集模块、POS信息模块与飞行控制模块等子模块。其中UAV无人机分为固定翼、多旋翼两类，为数据采集提供飞行载体平台；数据采集以CCD可见光相机或光谱传感器为主，快速实时获取地表信息；POS模块提供数据采集瞬间对应时刻的空间定位、姿态确定等信息，便于后期影像空三解算；飞行控制模块则负责航线信息传输、飞行器起降与巡航控制等功能。
相对于传统测绘方式而言，利用无人机低空航摄方式进行数据采集，具有以下优势：数据获取周期短，一旦天气因素满足数据采集要求，即可快速灵活的开展测绘活动；数据分辨率高，由于无人机低空飞行，携带高分辨率传感器即可采集高GSD影像数据，满足大比例尺的测图需求；无人机飞行由于自动化程度比较高，可很好避免因为人为操作，降低不必要的干扰误差，提升外业测绘的数据精度。
2.航测数据处理技术分析
针对无人机搭载相机的畸变差改正、空中三角测量和遥感影像的重采样，是无人机摄影测量影像数据处理的关键技术。无人机体积小、重量轻、自稳定性差，导致模型机搭载的数码相机容易产生抖动和倾斜，致使所拍摄的影像产生几何变形；同时由于搭载的普通数码相机，内方位元素未知，要确定摄影中心的位置坐标，计算时会产生误差积累，致使镜头出现畸变，进而影响到影像配准的精度，重建的地物几何模型也产生畸变。
若确定无人机航摄影像的外方位元素，则要通过摄影测量解析法进行测区内的空中三角测量。可采用光束法区域网平差的方法，利用少量控制点的像方和物方坐标，解析求出未知点的坐标，然后利用这个模型中的已知点去求解所有影像的外方位元素，即以单张影像为平差单元，将影像坐标量测值作为观测值构成的模型体系。航摄像片上的像点是连续分布的，但是在数字化过程中不可能将每一个连续的像点全部数字化，采样过程会给影像的灰度带来误差，而对数字化后的影像进行重采样会还原真实的像片效果。无人机影像重采样技术即就是从像素阵列中重新计算不在像素阵列上的新的灰度值，重新进行排列，生产点位的平面与高程DEM数据。
3.基于
本文拟以PhotoScan为例，阐述分析其在人机数据航空影像处理中的应用。其自动化较高，对操作人员的专业水平无特别技术要求；自动空三计算原始影像的外方位元素，能够自动校准影像；仅利用影像的GPS 数据，可自动生成正射影像并完成镶嵌和均色，将所有的影像数据拼接成完整测区的影像。其操作流程图如下：
图1 利用航摄影像制作DLG线划图流程图
A.原始数据采集，包括影像数据、GPS/IMU 数据、以及控制点数据。
B.新建项目，并导入参数数据，如影像信息、经纬度和姿态角信息、相机信息等基本信息。
C.生成密集点云。根据所输入的数据进行空三解算，可以获得各影像的外方位元素和连接点的三维坐标，其中的连接点则构成稀疏点云。PhotoScan中获取密集点云使用的是半全局匹配算法，采用稠密匹配的方法获取匹配点，再根据空中三角计算或前方交汇获取密集点云。
D.数字高程模型DEM生产与线划图制作。对航测影像的校正和拼接来说，内符合精度满足要求，根据空三解算出来的相片内外方位元素，经过校正后的影像不仅改变了投影方式，而且具有相应的地理坐标等信息，然后对其进行镶嵌生成DOM正射影像数据，并将所有影像拼接成完整图像；同时利用正射影像与DEM高程模型，生产数字线划图DLG，为国土监测提供现势性资料。
为检核无人机航测DEM与DLG数据精度与可靠性，现采用GPS-RTK进行坐标观测方式，对部分地物点平面与DEM高程信息进行精度检核，精度满足工程测量规范要求，部分成果统计如下：
表1 无人机航测与GPS精度统计表
4结语
伴随现代测绘技术的发展，无人机低空航摄可机动灵活的在常规航摄困难地区和突发自然灾害地区飞行，为决策者提供实时依据；同时利用快速获取的高分辨率航片，更快、更高效地制作大比例尺地形图、DEM、DOM和DSM等数字产品，为国土监察提供详实的资料数据。
参考文献：
[1] 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）.
[3] 张涛.无人机航摄在城市规划建设中的应用[J].城市勘测，2014（05）.
作者简介：
李涛（1983.12-），男，汉族，山东临沂人，大学本科，工程师，注册测绘师。现从事工程测量、变形监测、地籍测绘等相关的研究与管理工作。
论文作者:李涛
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/27
标签：无人机论文; 影像论文; 数据论文; 低空论文; 测量论文; 高程论文; 精度论文; 《基层建设》2019年第16期论文;