摘要：随着经济在快速的发展，社会在不断的进步，多年来，测绘行业主要采用人工作业的模式，不但劳动强度大，工序复杂，而且耗工费时，成本高。随着科技的发展，测绘行业需要更为高效、准确、低成本的作业办法。测绘无人机的出现，正好填补了这一空白。本文分析了测绘无人机的优势，探讨了其应用领域。
关键词：测绘无人机；测量技术；测绘行业；卫星遥感；地理国情
引言
随着地理信息产业的蓬勃发展，无人机摄影测量技术作为一种新兴空间数据获取的重要手段，已在多个领域得到广泛应用。作为卫星遥感和航空摄影测量等信息采集手段的有力补充，无人机遥感系统具有机动性能好、应急响应迅速等特点，是目前地理国情监测领域的一个重要发展方向，在国土利用的现势性调查和小区域大比例尺成图等方面发挥着重要作用。但是，与传统的摄影测量相比而言，无人机遥感在应急情况下的快速反应和自动处理仍存在着许多问题。因此，本文结合实际案例，从无人机快速响应的角度出发，提出无人机遥感影像快速、自动化、高效处理的工作流程与方法。
1、测绘无人机的优势
无人机航拍测绘，清晰度高，比例尺大，现势性高，特别适合获取带状地区航拍影像，例如公路、铁路、河流、水库、海岸线等。与其它的遥感数据获取方式相比，测绘无人机拥有如下几方面不可替代的优势：
1.1性价比高
目前，国产的测绘无人机，价格普遍不高，少的十几万，多的也就几十万，可多次重复使用。除重大事故外，不容易损坏，也没有额外的使用费用。在自然环境比较恶劣的区域，如高原、荒漠，隔壁、近海等，即使遇到突发情况，损失也不会太大。
1.2处理效率高
测绘无人机技术发展很快，目前，其影像分辨率可高达0．05米，与国内外高分辨卫星影像数据相比，其分辨率要高得多。而且，测绘无人机采集和处理数据的效率都很高，适应现代社会作业的需要。
1.3体积小巧
无人机的体积小巧，固定翼测绘无人机翼展，一般在3米以内，拆卸非常方便，拆卸后的无人机设备，占地面积更小，连同操作人员，一辆小货车就可以装下运走。到现场后，不到30分钟的时间，就可完成无人机的组装和调试工作。
1.4周期性强
无人机技术可以与GIS或遥感应用系统，进行集成处理，测绘测量应用，也能够很便捷快速的进行搭载，为测绘测量工作的综合性和周期性，提供了良好的保障。
1.5受场地限制小
无人机的起飞降落，受场地限制较小，在操场、公路，或其它较开阔的地面，均可起降，其稳定性、安全性好，转场等非常容易。目前无人机的起飞方式多种多样，除了滑起的方式起飞，还可通过弹射起飞，或者通过手抛的方式起飞。降落时，可直接伞降，对于野外作业来说，这是极为方便的。
1.6受天气影响小
传统的大飞机航空拍摄，受天气的影响较大。如果拍摄过程中遇到天气状况的改变，就会对拍摄成像的效果，产生严重的影响。但测绘无人机，由于其飞行高度的方便调节，从而不受云层厚度的影响，因此受天气影响小，不会影响成像效果。
2、无人机低空航测概述
2.1无人机原理
在无人机当中，所使用的是无人飞行器来作为重要的载体，选择GNSS导航以及IMU的定姿模块，在此基础上，对分辨率较高的数字相机进行合理的利用，相机的主要作用是在高空对地面情况进行拍摄，然后对计算机软件进行合理的应用，从而将航拍的数据加以处理，采用这种措施既能够在最快速度上形成无人机航测系统。相较于传统的航测来说，在生产率方面无人机的效率更高，而且采用无人机航测也能够使得飞行成本大大减少。
2.2无人机构成
通过对无人机的构成进行分析，发现其主要是由无线通讯、GNSS以及计算机信息处理相关技术，其主要的组建有GNSS定位、固定翼或者是多旋翼无人机、高分传感器以及内业的数据处理等几个部分构成，与传统的测绘技术相比而言，无人机的优势主要体现在以下几个方面：在地理信息的数据更新方面其速度是特别快的，使用无人机进行航测时，都是在低空环境下飞行的，在低空环境当中对于天气环境的要求不高，并且低空飞行的制约因素比较少，能够实现相关数据的实时采集；利用无人机航测技术，所得到的结果具有比较高的分辨率，原因是在无人机航测的过程中，可以借助多光谱传感器、高分数码相接等，就能够在很大程度上为数据的采集工作提供一个重要的参照；采用自动化技术，具有比较高的经济性，在使用无人机进行低空航测的过程中，一般下都是利用GNSS来进行定位的，然后再通过相关软件来对所采集到的影像进行自动的拼接，并且系统在后期的运营以及维护方面所花费的成本比较低，能够为实时影像的处理提供一个大大的方便。
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3、测绘无人机的应用领域
3.1国土测绘
测绘无人机，由于其机动灵活，可以快速获取其航摄数据，以便工作人员及时掌握测区的详细情况，在国土资源动态监测与调查，土地利用和覆盖图更新，土地利用动态变化监测，以及特征信息分析等方面都有重要应用。高分辨率的航空影像，还可应用于区域规划等领域。
3.2绘制数字地图
将传回来的拍摄图像采用建模的方式来进行分析，然后利用三角测量系统来构建一个三维的立体模型，然后将数据带入进去，最终得出核线影像，然后进行图像编辑，根据比例确定结果，除此之外，还需要对数字地图上的一些细节之处做好放大标注，在接下来的工作对其进行查验时能够得到最为精准的测量信息，最终绘制出数字地图。
3.3线化图采集
在空中三角测量成果的基础上采用立体测图方式，利用Ｍａｐｍａｔｒｉｘ软件进行地物和地貌数据的立体采集，其中点状要素采集应重点注意要素的定位位置，测标中心必须切准点状地物的定位点，当有方向的独立符号表示的地物，采集时应注意其采集方向；线状要素采集要真实采集地物的实际位置，合理处理各要素之间的关系，要素之间相互协调一致，如居民地与道路、河流与桥梁、等高线与地物等要素之间的关系；面状要素采集应使用相应要素编码采集面状符号，闭合的面域要进行“闭合”处理，要素属性需要标注在采集要素的相关位置。
3.4数字影像匹配与ＤＳＭ生产
影像匹配是在两幅或多幅影像之间识别同名元素，它是计算机视觉及数字摄影测量的核心问题。目前，影像匹配多是以数字影像局部范围内的灰度值及其分布作为处理对象，通过计算相似性来确定同名元素。图２为灰度影像匹配的基本过程，在左影像上选一个要匹配的点，称为目标点，以目标点为中心，开取一定大小的窗口，称为目标窗口，以影像的重叠范围以及先验知识，确定右影像上同名点可能的搜索区域，以搜索区域内的每一点为中心，开取同样大小的窗口，称为搜索窗口，对于每一个搜索窗口，计算目标窗口与搜索窗口之间的相似性，以最佳相似性所对应的匹配窗口作为配准窗口，配准窗口的中心像素就是目标点的匹配点。
3.5农林分析
测绘无人机高分辨率的航空影像，能够提供准确的土地纹理和作物分类信息，在农业用地分析、作物长势分析、作物类型识别、农业环境调查、土壤湿度测定、水产养殖区监测，以及森林火灾监测、森林植被健康监测、森林覆盖率分析、森林储积量评估等领域都有应用。
3.6应急救灾
在测绘领域，无人机受到重视，开始于应急救灾的情况。无论是汶川地震，玉树地震，还是安康水灾，舟曲泥石流，测绘无人机都非常给力，都在第一时间到达了现场，并充分发挥其机动灵活的特点，及时获取灾区影像数据，为救灾部署，以及灾后重建，都发挥了至关重要的作用。
3.7置航拍网点
在航拍之前将航拍区域确定之后，需要对其进行设点拍摄，这样的话才会更好的是拍摄过程更加合理与规范，在布置拍摄点时要根据具体的拍摄环境做出调整，从而减少周围环境的影响，使信息处理系统对传回的数据能够做到更加精确的分析。
3.8DLG量测方面的应用
在完成原始数字航空像片采集、解析空中三角测量成果及其他外业控制成果的基础上，经过“空三加密”，获得L1级定向数据，结合连接点的自动采集、交互编辑等操作，生成空三成果。在正确的空三结果的基础上，借助MAPmatrix软件平台建立影像的立体模型，在MAPmatrix软件平台之featureone编辑窗口进行数字化测图。对于金属矿山来说，其矿山面积相对较小，所以需采集矿山高程点、鞍部、地形变化处等的地形地貌，具体来说，采集步骤一般为以下几个方面：①矿区道路的绘制，根据矿区道路的等级高低进行分类，以先主干后次主要道路的顺序进行测绘，在绘制时交叉路口不能闭合，是需要连同的，若位于道路结尾处，则需闭合处理，暗示了这条道路不贯通；②电力网、路灯等的绘制则需逐个进行，一般按照从高到低的顺序进行，电线塔处应当有三个交点构成；③矿山建筑物的绘制，仍然遵循从高到低的顺序依次绘制，对建筑物的附属结构如围墙、门墩等也需绘制；④矿区等高线的绘制，一般情况下，遵循从高到低绘制计曲线，然后根据地形情况进行内插首曲线，在坡度陡峭的地区可以绘制陡崖标识符，整个测区的等高线地形图面上不应该留有空白区，每条等高线应该是圈闭的，且是不相交的；⑤高程点的布设应分布于整个图幅中，需做到图面整洁，在等高线密集的区域可适当减少高程点的标注，而在平坦区域，可适当的增加高程点的标注，以便于图面美观。
4、结束语
综上所述，利用测绘无人机进行测绘作业，不但低成本，精度高，而且操作简便，在传统测绘、数字城市建设、地理国情监测、灾害应急处理，以及提升测量测绘保障服务能力方面，都发挥着至关重要的作用。
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论文作者:戴竞辉
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/27
标签：无人机论文; 影像论文; 测量论文; 遥感论文; 数据论文; 要素论文; 窗口论文; 《基层建设》2018年第35期论文;