影响无人机航测成图精度的因素及应用

张 旭

(黑龙江省第一地质工程勘察院,黑龙江 牡丹江 157011)

影响无人机航测成图精度的因素及应用

张 旭

(黑龙江省第一地质工程勘察院,黑龙江 牡丹江 157011)

随着测绘领域的不断发展，新的科学技术逐渐代替传统技术，给整个测绘工作带来巨大的变革。无人机航测技术逐渐发展成熟，并应用到很多领域。无人机测绘具有方便灵活、高效便捷、精度高、作业准确、消耗成本低、适应范围广泛、测绘周期短等特点。在无人机航测过程中也会受到外界多方面因素的干扰，影响无人机航测的准确性和科学性。

无人机航测成图；测量精度；实际应用

1 无人机航测成图的兴起

无人机航测系统从上世纪末就引进到中国。该技术与传统测绘技术相比，有着优越的特性。经过十多年的飞速发展，技术已经成熟，并走出实验室，各大测绘厂商瞄准其前景，投入巨资参与研发并进入了批量生产和产业化的应用阶段。

2 无人机航测的组成部分

与传统航测飞机相比，以劲鹰1型汽油航测航拍无人机为例，它具有成本低廉及飞控人员安全、飞行费用低、机动灵活、功能多样化、任务展开速度便捷及超视距自动驾驶等优势，所以，用劲鹰1型汽油航测航拍无人机作为载体发展航测解决方案有非常强的实用价值。劲鹰1型汽油航测航拍无人机航测解决方案主要为飞行系统、数据链、地面控制及数据处理四个部分。

2.1 飞行系统

飞行系统主要是载机、动力、控制系统、能源供给以及拍照系统。载机部分：选择固定翼飞机作为载机，它具备高稳定、高抗风、场地适应性强等优势；动力部分：通过航模动力为油动以及电动，油动载重大，长航时、长航程，续航能力强，因此，选择油动作为载机动力源；控制系统部分：控制系统包括手动遥控以及自动驾驶。手动遥控主要负责人为干预起飞以及降落环节，避免了自动起飞以及降落带来未知的影响，在航测场地的选择上极其灵活，使用效率高于自起降无人机。自动驾驶系统主要负责从起降场地到测区之间以及测区内按预设航点飞行的控制。自动控制系统包括空速计和GPS等辅助传感器。

2.2 数据链

数据链包括载机部分以及地面站部分，用途是将飞行姿态传送回地面站，将地面站预设航点任务和调试数据传给载机飞控系统。

2.3 地面控制

控制系统采用和飞机自动控制系统配套的软件，负责测区任务设置、飞控参数的调试参数准备。

2.4 数据处理

飞行数据的格式用软件自由转换，适应不同的处理方案，可根据精度不同和产品的差异选择软件及处理方案。根据客户对测绘产品的需求选择处理方案，在控制成本方面有较大的优势。

3 影响无人机航测成图精度的因素

3.1 像控点设置是否合理

在利用无人机进行航测过程中，像控点的设置是否科学合理，对后期航测成像质量的高低有直接的影响，因此，在无人机航测之前一定要科学保证像控点设置的科学性和合理性。一般情况下，每次航测都要设置5个以上的像控点，对于地形复杂，变化较大的地区以及植被茂盛，容易被覆盖的地区要增加像控点，如果不能做到上述要求，无人机航测过程中很可能会出现飞行覆盖不全面，翘曲现象发生，导致航测数据不精确，影响到航测的质量。

3.2 航测图像质量因素

在利用无人机航测过程中，影响无人机航测图像质量的因素有天气因素和机器本身因素的影响，天气因素主要是在无人机航测过程中遇到风雨、大雾、雾霾等天气。当外界风速达到一定程度后，会影响无人机的正常飞行。一般瞬时风速超过5级之上就应该考虑停止航测。大风造成无人机不能平稳飞行，导致所拍摄的照片扭曲度变大，使图像变得模糊，无法在有限的时间内完成航测任务。机器本身因素主要是相机像素和曝光时间不理想。像素主要取决于机器本身，通常无法更改，而曝光条件受到当天光照的影响，当光线条件不好时，应尽量增加曝光时间。

3.3 重叠率

重叠率是提高图像连接点的重要保障，但是，为了最大程度的节省飞行时间和扩大航测区域，技术人员都会调低相应的重叠率。重叠率变低后每个地区物点会有少量航片出现，技术人员在提取相应连接点时选择性会变少，相片的连接点变少，势必会影响飞机照片的清晰度，导致连接粗糙，使连接点平差结构变弱。

3.4 飞行高度因素

无人机航测高度主要影响航片中每一个像素点的大小，无人机飞行高度的变化会影响到航片相幅的大小，通常情况下，无人机距离地面高度低，每个像素的实际数值也就会越小，航片的精确度会越高。同时，针对地形变化较大的地面，选择适合飞行的高度对提高无人机航测的精确度也有很大的影响。

4 无人机航测在生活中的应用

随着科学技术的不断发展，无人机航测技术趋于成熟，先进的测绘无人机在各个领域发挥着越来越重要的作用，在新农村建设和土地资源动态监管以及执法、国家土地整理规划、农村土地征地拆迁等方面的应用越来越成熟。

4.1 在水利工程和道路工程建设前期规划中的应用

无人机航测能够为水利工程和道路工程前期建设提供高清的影像资料，数据准确率较高，能基本满足水利基础设施建设和道路工程科学研究以及初步阶段的图像要求。此外，利用无人机航测技术还能开展生态监测工作。按照国家生态建设的相关规划和要求，各地区和各部门都需要通过快速手段对各地区的信息进行全面而动态的监测。无人机航测技术为上述工作的实现奠定了坚实基础。作业前需要设置像控点，一般采用网状分布设置，在航测范围内选择合适的地点作为像控点，对于水利和公路建设，一般沿着河道和公路两旁地面较平坦的地区设置。在地势多变地区要多设置几个像控点。航线网布点要确保航线收尾端上下的控制点设置在主点且垂直于方向线的直线上，确保上下点在同一个立体位置内。根据设计的航线使用无人机进行摄影，确保各个区域之间有效重叠，选择在晴朗、无风、透明度高的时间段进行。在相应的平台上进行数据采集，再经过相应转换直接生成DWG数据。

4.2 在农村土地调查工作中的应用

采用无人机遥感监测技术，对农村地区的土地分布，违法占地行为进行监测和依法查处，采用先进的科学技术手段对农村土地资源进行动态监测，及时发现违法行为，及时采取措施。无人机航测接受土地调查指令后，基于相应的公众服务平台开展航测规划，结合DEM对航线进行精细化设计，选择和设计方案符合的无人机飞行平台开展航空摄影，获取相应的影像数据材料。获取影像材料之后，技术人员对影像材料现场检查，检查内容包含拍摄覆盖完整性检查，重叠度检查，影像像素检查，精确度检查。对影像数据进行现场处理，形成摄区DEM、镶嵌影像图像，结合相控测量技术形成摄区正射影像图等。结合电子版数据对农村土地进行全面调查，数据经过现场绘制整理之后形成纸质底图，供现场调查使用。

5 结语

采用无人机航测技术之后，测绘手段得到了极大的改善，测绘效率更加丰富多样。相信未来的测绘工具会发展得越来越好。

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[2] 于影，吴年新.浅析无人机在小面积测绘中的应用[J].江西测绘，2017，(02)：50-51.

[3] 曾文波,曾惠良.无人机在邵阳市房产测绘中的应用[J].测绘，2014，(01)：82-83.

[4] 王军锋，乔明，魏育成，等.无人机机载SAR在地理国情监测中的应用研究[J].测绘与空间地理信息，2016，(05)：47-49.

The factors affecting the accuracy of unmanned aerial vehicle mapping and its application

ZHANG Xu

(Heilongjiang First Geological Engineering Survey Institute, Mudanjiang 157011, China)

With the continuous development of the field of surveying and mapping, the new science and technology has gradually replaced traditional technology, which has brought great changes to mapping work. UAV aerial testing technology has characteristics of convenience and flexibility, efficiency and convenience, high precision, accurate operation, low cost of consumption, wide applicable range and short mapping period. There will also be subject to external factors of interference, which will affect the accuracy and scientificity of UAV mapping.

Unmanned aerial vehicle aerial surveying; Measurement accuracy; Practical application

2017-04-15

张旭(1994-)，男，助理工程师。

V279

A

1674-8646(2017)12-0144-02