摘要：由于以传统大型飞机为载体的航摄系统，对航摄技术要求相对较高，作业范围相对较广，因而对小区域影像数据快速更新或带状地形采集的机动性较差。轻小型无人机载体以其灵活机动的优点，为现代地表数据快速采集提供了重要手段，本文以低空航摄无人机的系统构成入手，探究无人机在公路带状地形测绘像控点布设、外业采集与内业处理方面的技术流程，为类似工程提供参考依据。
关键词：无人低空航测技术；空中三角测量；带状地形；数字正射影像
伴随现代科技的不断发展，基于航空摄影测量的理论基础，无人机低空航摄技术日益成熟。在实际工程测绘领域中，无人机低空航摄技术，具备灵活机动的技术优势和快速响应的能力，被广泛地应用于基础测绘、土地资源勘测等多个领域，其作为现有航空摄影测量的有益补充，极大提升了航空测绘作业效率。
1.无人机低空航测技术概述
无人机低空航摄是融合空间定位GNSS、无线通讯和计算机信息处理等多项技术，由无人机、定位模块、高分传感器与内业数据处理等子系统构成的航空测绘系统，相对于传统测绘而言，无人机航摄地理信息数据更新速度高，由于无人机航摄方式多为低空飞行，对气象因素要求较低、空域限制较少，数据采集的实时性较高。
相对于传统测绘而言，其表现出以下优势：地理信息数据更新速度高，由于无人机航摄方式多为低空飞行，对气象因素要求较低、空域限制较少，数据采集的实时性较高；航摄成果分辨率好，航摄时利用无人机可携带CCD高分数码相机或多光谱传感器，为多类比例尺地形图数据采集提供相关数据。
2.低空航摄数据采集与处理流程分析
无人机低空航摄包含外业影像低空航摄数据采集、内业数据匹配处理等阶段，具体流程，如图1所示。
图1 无人机低空航摄测绘基本流程图
（1）外业影像数据采集。在地形测绘中应用无人机低空航摄，为确保成果输出坐标系统与地方坐标系相统一，通常需采用GNSS设备事先布设一定数量的影像控制点。在实际的操控过程中，将GNSS定位与无人机航摄POS进行充分融合，获取数据测量领域中的地貌和地形数据，对数据进行记录、传输和保存。尽管伴随RTK、PPK差分无人机的出现，对传统像控点数量要求有所降低，但无人机低空航摄过程中，合理布设像控点，确保成图精度与降低外业强度，成为无人机低空航摄的关键环节。在设置像控点时，无人机低空航摄能利用无人机对观测区域进行有效测量，收集有效的技术信息，在整个的测量过程中，可根据实际的区域条件对测量仪器进行相应的调整。
（2）航测数据采集。在地形测绘工程中，使用无人机进行低空航摄测量，可运用业内的立体信息，对测区内的地形和地质做出综合的采编和管理，进一步保证测量信息的可靠性和精确度，构建立体相对或三维模型，采用计算机测图软件进行要素立体采集与数据编辑，本环节主要是对其中的地形结构数据和一些物体的线节点的信息数据进行管理和控制，利用数字高程模型DEM自动生成等高线，生成数字线划图，其中地物、地貌要素的采集按编码分层进行采集分类码执行 《1：500 1：1000 1：2000 地形图要素分类与代码》相关规范。
3.无人机航测在线路带状地形测绘中的应用研究
现有某1：1000公路带状地形测绘任务，线路长度16km，测绘断面宽度为公路中心线两侧150m，工期要求3天。由于时间紧迫，传统GPS或全站仪测绘方法难以完成工期任务，故采用固定翼无人机进行低空摄影测量，并进行内业线划成图。首先根据地图选择无人机航测的起飞地点以及降落地点，并根据相关要求，设置相控点10个，以GPS采集其三维坐标，提前收集测绘区域的天气信息，并及时收集汇总区域的光照、空气质量等参数，划定空域申请的面积以及时间。
在无人机航测降落点的选择过程中，无人机需远离高层建筑、电线杆以及水域。在完成上述工作之后，应当架设地面台站、无线通信基站，在地面台站行规划无人机航测的具体路线，经过具体航测路线的规划，来保证无人机航向与旁向的重叠度满足实际的使用需求，确保航向与旁向的重叠度要超过60%，航向弯曲度应当低于3%，设定影像分辨率8cm。在航线确定之后，将航线方案上传到无人机进行数采集。内业利用Pix4D数据处理软件，可通过影像连接点、像控点以及平差计算等方式，对获取的图片信息进行空三加密处理，最终得到数字高程模型DEM与正射像数据DOM，并利用CASS与EPS采集软件，生产数字线划图，并将其航测成果与全站仪进行了点位精度对比，均满足1：1000测图精度要求的精度要求，部分点位差异情况如表2所示：
表2 无人机航测线划成果与全站仪等点位精度对比表
4.结语
无人机低空航摄系统集成GNSS、无线通讯和计算机信息处理等相关技术，由无人机飞行载体、GNSS定位、高分传感器与内业数据处理等部分构成的低空航摄系统，自动化操作经济性强，无人机低空航摄采用GNSS定位，后期软件自动拼接航摄影像，系统维护与运营成本较低、实时影像处理较为便捷，相对于传统测绘而言，为线路带状地形图测绘、道路选线、辅助设计与竣工验收等阶段，提供了便捷高效的数据获取方式。
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作者简介：胡兴强（1982.8-），男，汉族，山东滨州人，大学本科，工程师。现于山东天元信息技术股份有限公司从事工程测量、管线测量、地籍测绘等测量工作和管理工作。
论文作者:胡兴强
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/8
标签：无人机论文; 低空论文; 地形论文; 测量论文; 数据论文; 带状论文; 技术论文; 《基层建设》2019年第22期论文;