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摘要：目前，我国的科技在不断的发展进步，传统测绘需要大量人工作业，工作复杂，效率低下。随着三维模型与无人机产业的兴起，使用无人机航空摄影测量，配合相应的处理软件，可以快速便捷的进行不同比例尺的地形图测绘及生产三维模型。极大的提高了测绘效率，节约了生产成本。文章通过对无人机航空摄影数据采集、像控点布设、三维模型和正射影像制作的方法和流程介绍，以某0.1km2小区域测绘为例，阐述无人机航空摄影测量在小区域测绘中的实际应用情况。
关键词：无人机；航空摄影测量；小区域测绘
前言：无人机航空摄影测量技术是目前较先进的测量技术之一，能实现传统的测量技术不能完成的任务，应用便捷，操作简便，可以提高测量数据的准确性，尤其在厂站工程等小范围区域内，该技术能很好地发挥作用。航空摄影测量已经发展多年，但是其成本开销大、航线需要专业审批、对气象条件依赖大，不利于低空小区域测量。近年来，随着无人机科技的进步，基于无人机和非量测数码相机的航空摄影测量有了极大的发展。其低成本、高效率、操作灵活、对天气条件依赖较小的优点，在小区域测绘和人难以到达地区的高分辨率影像快速获取方面具有明显优势。作为全数字摄影测量的一种新方法，利用无人机挂载非量测相机生产城市三维模型，在小区域测绘、大比例尺地形图制作、城市规划以及智慧城市的建设方面有着广泛的应用。
1无人机航空摄影测量技术的概念
无人机航空摄影测量技术的应用实质为：利用无人机对需要测量的领域进行影像信息的搜集。无人机完成这一任务的前提是，将机载计算机控制系统设置在机身内，利用无线遥感装备对其进行控制，实现无人机拍摄，然后对无人机传送回来的数据进行处理，形成数字地图，利用所得数字地图实现工程测量任务。需要注意的是，在该技术的应用过程中，一定要控制好无人机的飞行高度，以保证拍摄画面的清晰、精准，以便于后期各项工作的进行。使用无人机航空摄影测量技术的优势是：不需要驾驶员，从而保障了工作人员的安全；使用简便；所得数据精准，现势性高。
2无人机航空摄影测量要点
2.1确保数据采集准确，处理数据合理
应在使用前查实、验证无人机获取的数据和画面，尽可能地提升数据的准确程度。采集方法和过程要确保无误，若发现有不符和要求的情况，要及时查找原因，不能含糊敷衍。此外，工作人员应熟练掌握拍摄方法，对各种情况都要能灵活应对。对数据进行分析处理也应按照标准和要求，一定要有专业人员对数据进行严格的分析计算，以保证结果的可靠性。
2.2进行质量检查，确保成果更加准确
使用无人机进行航空摄影测量时，需要特别注意的是，对得到的拍摄结果要进行认真的检查，同时对拍摄过程也要进行合理的研究分析，不但要保证所得结果的准确性，还要保证整个过程准确无误，确保各个环节之间的关联，将所得结果进行仔细的计算核对，保障结果的可靠性。除此之外，还要对企业的质量检查部门进行检查和验收，若发现有所差异，应立即停止验收，进行反馈。
3航空摄影数据采集
3.1无人机系统的设置
本实验选用大疆PHANTOM4ADVANCED旋翼无人机，使用位置模式飞行。其挂载的数码相机采用1英寸CMOS，有效像素为2000万；镜头为8.8mm定焦镜头，35mm的等效焦距为24mm，符合《低空数字航空摄影测量外业规范》内的相关规定。为保证影像清晰，实验采取手动对焦模式，并锁定焦距为无限远处。在晴朗的天气条件下，感光度（ISO）设定为200，避免影像产生较多噪点；光圈值（f）设定为8，确保足够景深和镜头最佳画质；快门速度（s）设定为1/500秒，避免无人机抖动造成画质模糊。
3.2像控点的布设
根据《低空数字航空摄影测量外业规范》中的有关规定，像控点的目标影像布设应清晰、利于刺点。以某0.1km2测区1500测图为例，选择明显的道路拐点、交汇点布设像控点，并采用RTK测量。利用手机拍摄像控点近景和远景两张照片作为点之记的补充资料，为空中三角测量解算提供参考。本测区共布设了10个平高点，其中一部分作为检查点使用。为保证精度，在测区周边均匀布设了4个像控点、测区中间布设了2个像控点，如图1所示。
图1地面像控点示意图
3.3区域网布设与航线规划
航测区域网的规划应根据成图比例尺、地面分辨率、测区地形等因素综合考虑，宜呈矩形或方形，航向覆盖应超出实际拍摄范围至少2条基线。如图2所示，本实验依据测区情况将航线设计为东西方向，根据测区范围大小设计5条航线。其中航向重叠率为75%，旁向重叠率为50%。根据航高计算公式：
式中：H为航高，m；f为镜头焦距，mm；GSD为地面分辨率，mm；a为像元尺寸，mm。以本测区1500比例尺为例，规定GSD≤5mm，本实验挂载的数码相机f=8.8mm，a=2.412mm。经计算，本实验航高H不应大于182.421m。为保证足够精度，本实验航高定为150m。
图2航线规划图
3.4航空摄影数据采集
本次航测天气晴朗无云，风力小于2级。在航空摄影过程中，由于飞机最大续航为20min，飞行时以相机正射视角、东西南北45°视角各为一个架次，共5个架次。此次飞行航高150m，航向重叠率75%，旁向重叠率50%。共获取航空影像447张，为JPG格式。
4内业数据处理流程
图3PhotoScan处理流程图
PhotoScan是俄罗斯研发的一款用于倾斜摄影测量的软件，无需设置初始值和相机检校，就可以对具有影像重叠度的照片进行处理。PhotoScan处理流程如图3所示。首先，数据导入，由于本次获取的影像数量较多，因此在处理时根据飞行架次，将整个区域分成5个子集行数据处理，这样可以加快处理速度；然后在工作区手动添加相片控制点，软件会自动读取照片POS信息，计算相片姿态，自动寻找影像间的同名点，对照片进行匹配，并优化其排列方式；接下来是深度重建，点云、网格和纹理的生成。软件会根据相应参数的设置生成相应密度的点云，并可以选择疏点云或密集点云来生成不规则三角网，映射上相应纹理；最后，软件可以导出带有真实纹理的三维模型（数字地面模型，DSM），还可采用多视图影像三维重建技术，实现下视视角获取正射影像并自动完成正射影像纠正与拼接。
结语：实践证明，在小区域测绘中，使用无人机可以快速便捷的获取高分辨率影像数据。并利用相应的处理软件，生成三维数字模型及正射影像图。极大的节约了时间和测绘成本，提高了测绘效率，具有可观的发展前景。
参考文献：
[1]陈玲，丁亚杰.无人机航空摄影测量在城市竣工测绘中的应用与实践[J].城市勘测，2017，（3）：110-114.
[2]李英成，廖明，张丽娜.CH/Z3004-2010低空数字航空摄影测量外业规范[M].北京：测绘出版社，2010.
论文作者:卢昭明
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/9/11
标签：无人机论文; 测量论文; 航空论文; 影像论文; 数据论文; 射影论文; 比例尺论文; 《基层建设》2018年第21期论文;