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摘要：无人机作为国内外一项新兴的前沿科技，其在测绘领域的快速发展得到广大测绘工程技术人员的快速认同，在大比例尺的应用快速发展起来。
关键词：无人机；影像处理技术；应用
导言
社会经济的高速发展以及科技水平的不断提高，在许多城乡规划工程项目的建设当中都普遍用到无人机摄影测量技术，像无人机航空测量技术已经在全国范围内得到了广泛的应用和普及。
1无人机遥感系统的组成
无人机遥感系统是地形测量的重要设备，其中就有无人机本体，以及导航与飞行控制系统包含在这套设备中。为了能够将遥感器的空中位置进行确定，方便程控设备按计划航线飞行，无人机上必须装有GPS系统。飞行器的传感平台有三轴稳定功能，一般会有摄像头或者数码相机安装在无人机的摄影平台上。以下是无人机摄影平台的部分性能指标图。
通过遥测信道可以将摄像头获取的图像传输到地面，由于大部分都是采用CCD高分辨率的面阵数码相机获取地形测量的影像，因此无人机在拍摄时会将数据保存在存储卡中，在降落后再取出转输到电脑中进行处理。
这种遥感摄影相关测量系统在整个飞行摄影过程中起着非常重要的作用，它主要通过两方面组成，一方面为遥感平台，而另一方面则为传感器。在相关的摄影过程中，我们可以简单地认为，第一方面的遥感平台主要指的是航空摄影相关测量系统之中的主要设备，也就是无人机。而另一方面所说的传感器则指的是航空摄影相关测量系统中所使用的数码摄像设备。
2 无人机影像处理应用技术
2.1 空三加密应用技术。关于空三加密，空三加密是我国无人机影像处理技术的关键所在，同时它也是整个工作流程当中的处理最难点，其质量和程度的好坏直接影响到后续的成果精度的准确性。我国早期发展无人机影像处理技术时，在大比例尺的基础测绘工程过程中，空三加密是当时的主要瓶颈。后来经过综合的运用多项相关的先进技术，以及科学的处理方法和策略，才得以解决这个问题。目前，空三加密多是采用我国测绘科学研究院研究制作的PixelGrid这种高分辨率的远程低空遥感影像一体化测图系统。
2.2 大比例尺基础测绘工程影像数据预处理。无人机影像本身在航空测绘拍摄的过程中，所用到的摄影相机基本上都是非量测相机，所以其所拍摄到的影像图片也存在边缘上的光学畸变，所谓畸变现象在图E中可以看到。这种影像相片的边缘光学畸变，它已经改变了所拍摄区域的实际地面地形位置等方面。所以，在基础测绘过程中进行数据预处理可以更好的对影像图片进行矫正。
2.3 影像畸变改正。前面也提到了影像畸变，无人机影像航空测绘与传统航空摄影有所不同，我们所使用的低空遥感平台，通常情况下搭载的都是非量测摄影相机。就目前而言，我国国内在进行大比例尺基础测绘工程过程中，在无人机影像处理技术的运用领域上，普遍使用的是500D、5D Mark II等民用普通单反摄影相机，它是用来配合定焦镜头来进行空中拍摄的。受到以上这些因素的影响和作用下，无人机拍摄到的影像相片存在着不同程度的畸变现象，如图E所示。所以，我们在测绘的时候为了削弱和降低非量测摄影相机由于畸变而带来的误差，采取以下必要的改正措施。改正模型如下：
①Δx=（x-x0）（k1r2+k2r4）+p1[r2+2（x-x0）2]+2p2（x-x0）（y-y0）+α（x-x0）+β（y-y0）
②Δy=（y-y0）（k1r2+k2r4）+p2[r2+2（y-y0）2]+2p1（x-x0）（y-y0）
①式和②式中的x，y分别表示像素坐标系中像点的坐标，K1和K2为影像图片畸变系数，P1，P2表示偏心畸变系数。通过计算来对其进行还原。
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3低空无人机航测技术的发展
3.1低空无人机测绘遥感系统
"中测系列无人机测绘遥感系统"项目研制出的"垂直尾"、"倒桅尾"、"双发"三种型号的无人机测绘遥感系统具有机动性强、适用性强、运行成本低的特点，是应急测绘、新农村建设测绘等应用所急需的新型测绘技术装备。其研制的中测"双发"型无人机测绘遥感系统实现了雪域高原历史上首次无人机航测，开创了青藏高原地区的无人机测绘遥感技术应用先河。同时，创新性地在国内首次实现了无人机测绘遥感系统基于GPS导航控制的定点曝光摄影以及飞控系统控制的自动旋偏修正技术，采用了经高精度几何检校标定的小型数字相机，航摄成果能满足大比例尺测图。通过鉴定的两个项目的多款产品已在应急测绘、小城镇新农村建设测绘、重大工程测绘、困难地区测绘、国土资源监测等国家重大工程和经济社会建设等多方面进行了实际生产作业，取得了良好的经济和社会效益。
3.2 低空无人飞行器航测遥感系统
通过鉴定的两套"低空无人飞行器航测遥感系统"是我国航空遥感技术体系的重要组成部分，其成果具有设计系统性、产品实用性和技术创新性，达到国际领先水平。这两个项目的产品已在国家重大工程、抗震救灾、数字城市建设、新农村建设以及经济社会建设这项技术在我国得到了快速发展和应用，积累了丰富的技术资源。山高起降条件差、云层低，应用常规航空摄影较为困难的地区，引进低空无人机航摄系统，一方面可快速、高效地获取高精度航空影像，极大地提高测绘成果的现势性，大幅度提高测绘应急保障服务能力；另一方面获取的高精度影像经快速处理后可广泛应用于城市规划、城市变化监测、重大工程项目、应急救灾、国土资源遥感监测、资源开发、农林监测与估产、新农村和小城镇建设等方面，对促进我国城市建设和提升社会管理效率将发挥重要作用。"低空无人飞行器航测遥感系统"的发展和推广对测绘行业发展十分重要，是解决测绘成果现势性的迫切需要，是提高测绘应急服务保障能力的迫切需要，是构建数字中国、建设数字城市的迫切需求。
4无人机应用于地形测量的可行性
4.1灵活的机动性
由于具有一定的灵活性，无人机并不需要专用的起降场地，且其非常短的升空时间，简易的操作系统和较低的运行成本，使得无人机的应用率大大上升。不同于有人飞机，无人机具备了按预定飞行航线自主飞行的功能，并且还有非常稳定的飞行姿态，有效地提升了拍摄和航线控制的精度。在正常的情况下，飞行平台的最高载油量为5千克，持续飞行器1600千米，滞空时间达到16小时以上，且无人机的飞行高度是五十米至一千米，高度控制精度能够达到十米，因此无人机能够一次设定将近一百个地形测量航点，而且在完成设定的航点后就可以把新的地形测量航点上传上去，避免了降落后再输入的情况，充分展示了无人机的灵活性。
4.2可靠的安全性
由于驾驶人员和地质科研人员不用驾驶飞机进行工作，因此无需担心飞行时会发生的人员伤亡问题。近几年我国无人机都装配了遥感系统，并且随着航空及计算机的飞速发展，使得无人机地形测量能力的可靠性获得了更大一步的提升。
4.3使用多角度高分辨率的影像进行测量
由于无人机安装了高精度数码成像设备，具备垂直或倾斜摄影的技术能力，除了能够通过竖直拍摄获取平面影像外，还可以通过低空飞行用多角度的摄影来获取建筑物的多面高分辨率纹理影像，该特点对于高层建筑遮挡问题的解决能力比卫星遥感更加有效。
4.4系统成本、维护及影像数据处理费用较低
相比较于有人驾驶的飞机，无人机的飞行平台及其控制系统的总价是普通巡逻直升机的五分之一倍。而且控制人员不需要进行考取飞行执照，使上岗的时间大大缩短。无人机的制造材质时使用高强度的轻质量碳纤维复合材料，在维护方面更加便捷。搭载的影像处理设备在数据处理方面不需要太高的配置，成本费用低。
结语
随着低空无人机摄影测量技术的发展和完善，大量试验己经表明无人机测绘地形图的精度可以满足大比例尺地形图的要求。
参考文献
[1]姜丽丽，高天虹，白敏.无人机影像处理技术在大比例尺基础测绘工程中的应用研究[J].测绘与空间地理信息，2013，36（07）：174-176.
[2]刘春，万红，李巍岳，等.基于无人机影像的大型滑坡区域精细地形构建研究[J].井冈山大学学报：自然科学版，2015（01）：11-12.
论文作者:李治娟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第11期
论文发表时间:2018/8/31
标签：无人机论文; 遥感论文; 影像论文; 低空论文; 畸变论文; 系统论文; 测量论文; 《建筑学研究前沿》2018年第11期论文;