无人机航测在山区水利测绘中的必要要素

■李福花 罗潇

（云南省测绘工程院云南昆明650033）

无人机航测在山区水利测绘中的必要要素

■李福花 罗潇

（云南省测绘工程院云南昆明650033）

近年来，无人机技术发展迅速，其被应用到社会生产的各个生产生活领域当中，作为无人机技术的重要组成部分，无人机航测技术不仅关系着空间数据测量的准确性和可靠性，而且对于以空间数据为依托的各产业领域的发展也具有重要影响。基于此，本文通过对无人机航空摄影技术进行简要介绍，进而对山区水利测绘过程中，无人机航测应用所需的必要因素展开了深入研究。

无人机 水利测绘 遥感传感器

0　前言

对传统的航空航天测量技术进行分析可知，其虽然已经进入相对成熟的发展阶段，并被广泛应用于基本比例尺地图测绘当中，但对于山区等具有面积小、比例尺大等特点的区域而言，其却因难以满足此类小区域的成本合算的要求而陷入难以测量的被动局面。因此，加强对无人机航空摄影测绘的研究和应用则成为了对山区水利进行准确测绘的关键方法与重要任务。

1　无人机航测概述

对无人机航测遥感进行分析可知，其是继卫星与打飞机遥感后而迅速发展而来的一项新型航空遥感技术，最初被用于军事领域，直到上世纪九十年代末，才得以民用化，被用于空间数据的获取当中来。无人机航测技术特点在于，适用的地形较为广泛，适合高危地区探测及其影像的实时传输，且具有成本核算方便和测量范围广等优势，能够较好地应用在具有较大测量量的中比例尺测绘图当中[1]。

2　山区无人机航测的必要要素

2.1无人机的选型要求

以我国西部地区为例，其水资源大都分布在高山峡谷区域，也正因如此，具有较高水能含量的高山地理环境也对水利测绘提出了更高的要求。对高山地区河流进行分析可知，河流两侧坡度较为陡峭，且对于河谷地带而言，其也会因高度的不同而产生完全不同的气候。在此种恶劣环境中开展航拍工作的无人机不仅需要较强的稳定性，而且还需要良好的抗风能力。因此，在此类山区中可选用以动力系统作为支撑体系的固定翼型无人机。由于固定翼型无人机是在动力系统的支撑下以机翼的滑行为主要起降与飞行方式的无人机，故无论是遥控飞行模式还是程控飞行模式，均能够较为容易的实现，且具有较强的抗风能力。此外，固定翼型无人机还具有载荷量大、飞行速度快以及成图效率高等优势，对于1:2000～1：1000范围的成图要求具有良好的适应性[2]。由于此种机型无人机飞行速度与飞行方向能够被灵活控制，进而从整体上降低了其在山区水利测绘的危险性，加之其无人机一般呈现对称结构，具有良好的稳定性，从而使其在面临风速突变情况时，不易偏离原有的设计航线，所测数据较为可靠。

2.2遥感传感器

以遥感任务为依据，对符合任务的机载遥感设备进行确定和选取是山区无人机航测的另一必要要素。无人机所搭载的遥感器不仅应具备体积小和重量轻等特点，而且在具备良好性能的同时，还应具备数字化和测量精度高等特点。就现阶段而言，多数无人机所搭载的均为非测量型数码相机，相较于专业数码相机，其具有畸变差大且像幅小的劣势，故利用此种数码相机开展航测工作前，有必要也必对其进行全面的校验和检查，主要指对主点的位置进行测定和对主距与光学畸变系数进行测定。

需要说明的是，以水利测区的1:2000比例尺成图要求为依据，无人机航测的地面采样距离，即GSD应始终处于15～25cm区间，而对于传统的CCD数字相机而言，其摄影比例尺难以满足无人机对山区水利测绘影像成图能力的需求，故只有所搭载的数字相机具有相同的GSD影像，无人机方能够实现对地面物体的准确判读和目标的精准定位[3]。在以成图比例尺为依据，对地面采样距离进行测定后，便可借助数字相机的像元尺寸与焦距对其相对行高展开计算。此外，考虑到山区中存在着大量森林，故在进行水利航测过程中，需要保证无人机具有相对较大的覆盖面，从而避免其所拍摄的影像被森林全部覆盖。

2.3数据处理

无论是平地的航测成图，还是山区水利航测成图，均要求无人机航片航向的重叠度在55%～65%区间，且其旁向重叠度在25% ～35%之间，像片的倾角与旋角应不超过2°和6°，且其航线的弯曲度应始终保持在3%。因此，在山区水利测绘中，对无人机航测的数据处理则成为了确保测试结果稳定、高效的关键。

作为山区水利无人机航测软件的重要组成部分，航测模块对于航测成图的质量与精度具有重要影响。本文则以固定翼无人机的DPGrid低空处理系统为例，对其数据处理的相关流程予以说明。首先，对工程管理模块进行分析，此模块包括参数、航带设置与影像预处理三方面内容，建立测区工程以及工程参数和相机及其控制参数等均属于参数设置范围，通常，只需将.cmr的文件予以直接导入即可实现参数设置；航带设置则主要以影像的POS数据对无人机航带进行排列；影像预处理则要求工程管理模块对数字相机所拍摄的原始影像进行内定向以及影像旋转和畸变更正。其次，是DPGrid的空三模块，其软件性质是全自动空三软件，不仅包括匹配与智能挑点等功能，而且还包括空三平差与交互式编辑结果的输出等功能。需着重强调的是，相较于其他无人机内页处理软件，DPGrid一个鲜明的优势便是智能挑点，通过借助无人机航带中每一张对应的影像开展点的传递工作，同时，利用6张基于上下航带的影像构建自由网平差，从而将误差匹配点予以剔除。最后，在交互式的编辑模块当中，经由人工干预平差方法将所产生的错误像控点予以剔除，从整体上提高空三精度

3　结论

本文通过对无人机航测及其特点进行分析，并以此为基础，分别从选型要求、遥感传感器对地面采样距离的要求以及数据处理等方面对无人机航测在山区水利测绘中的必要要素做出了系统探究。研究结果表明，无人机航测技术具有适应地形广、影响传输及时和航空成本低与使用机动灵活等特点，能够较好地使用山区复杂环境中的水利测绘，对于提高山区水利测绘结果的精度和可靠性具有重要促进作用。

[1]刘昌军，郭良，岳冲.无人机航测技术在山洪灾害调查评价中的应用 [J].中国防汛抗旱，2014，03（12）：3～7.

[2]张甲龙.低空无人机在测绘中的应用 [J].河南科技，2015，01（05）：135～136.

[3]江炎园，赵红艳，刘均龙.无人机航测在土地整治项目核查验收中的应用 [J].江西建材，2015，02（12）：225.

P2[文献码]B

1000～405X（2016）～4～245～1