无人机航摄技术在测绘领域的应用

（中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院，北京 100083）

摘要：无人机航摄技术以其机动灵活、高效快速、精细准确、成本低等特点，自引入测绘领域后得到广泛应用。本文在介绍无人机航摄技术的基础上，从国土测绘、三维数字城市建设等方面对其在测绘领域应用展开论述，并提出目前存在的问题。

关键词：无人机航摄技术；航摄系统；国土测绘；数字城市

中图分类号：V279+.2 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）13-0075-02

无人机（Unmanned Aerial Vehicle，缩写UAV），是一种有动力、可控制、能携带多种任务设备、执行多种任务，并能重复使用的无人驾驶航空器。该设备不依赖机场起降，飞行航高较低，一般在2000米以下，自带自动驾驶仪、程序控制装置等设备，在地面、舰艇或遥控站人员的操纵下利用数码相机作为传感器进行航空摄影测量。随着科学技术的发展，无人机以其使用灵活、生存概率高、机载配置多样化、滞空时间长、操作灵活、经济实用、以及适应各种天气、起飞场所的优势在应急、小面积、特殊地区航摄等方面获得越来越广泛的应用。

一、无人机航摄技术

无人机航摄技术是综合无人驾驶飞行器、遥感传感器、遥测遥控、通讯、GPS差分定位技术以快速获取具有外方位元素的航空像片的技术。无人机航摄系统主要由飞行平台、航拍系统、地面控制系统、影像处理系统组成，是以无人机为飞行平台，利用高分辨率数码相机、空中和地面控制系统等设备，实现航迹规划与监控，影像的自动拍摄、获取、传输预处理等功能的低空航摄遥感系统。随着无人机装备的发展和服务队伍的建设，无人机测航摄技术已成为我国经济建设、社会发展、应急救灾、突发事件处置、数字城市建设等一系列国家重大需求中获取基础数据的重要手段。

二、测绘领域的应用

低空无人机航摄技术能快速、高效地获取常规航空摄影困难地区的高精度航空影像，对提高测绘成果现势性、测绘应急保障服务能力具有极大的作用。另外，目前无人机数据处理软件可以快速提取高精度无人机数据上资源遥感监测、数字城市规划建设、应急救灾、农林估产等各个方面的专题数据，对促进我国各行各业的测绘基础数据生产发挥了巨大作用，总结如下：

1.国土测绘。无人机航摄系统还能用于大比例尺土地利用图测制、地形图修测和补漏数据的获取。实验数据证明，利用无人机遥感监测系统航摄获取的影像清晰、分辨率高，利用控制点进行空中三角测量，测图精度能达到1∶2000比例尺地形图成图要求。

2.三维数字城市建设。无人机航摄系统获取的影像上建筑物、道路等地物边界清晰，且搭载高光谱、激光雷达等新型传感器能获取丰富的地物光谱、高度信息，所采集的图像数据不仅具有高空间分辨率还有高光谱分辨率，利用点云还可以快速方便地获取城市的地物光谱、地形等信息，特别适合城市三维建模。

3.小城镇规划。小城镇规划需要高精度空间信息源，特别是处于边远地区的小城镇，面积小、房屋分布散，采用常规航空摄影耗费高，采用人工测量困难多，采用超轻型飞机姿态难控制，而无人机航摄系统以独特的优势，可为1∶2000，1∶5000，1∶10000规划图提供经济快速的数据源。

4.应急救灾。地质灾害发生时，无人机航摄可以通过数据实时传输、地面同步数据处理，将无人机数据快速拼接和精确校正，获得数字正射影像、数字高程模型等灾害现场第一手调查数据，为地面灾情解译提供丰富信息。

5.森林资源监测。根据无人机遥感特点，结合GIS、GPS，以森林资源二类调查项目为例，无人机航摄技术在森林调查、森林精确区划调查和病虫害监测中的有良好应用前景。

6.水利行业。无人机数据真实、直观地反应了水利工程建设期所造成的地形地貌变化，可从中解译出水资源强度及分布情况，动态监测大型水库和堤防工程的建设施工情况。

三、存在的问题

尽管无人机航摄技术与现代的测绘技术联系在一起时能更加地突出它的优点，这项技术还面临着一些很重要的技术难题。

无人机在测绘领域进行应用，特别是处理一些突发事件时，大多是在山区或者是高原地区。为应对气流、天气对低空作业的影响，一方面需提高无人机航摄系统的抗风性能，另一方面还需具备良好地形条件的起降场地。然而，为提高抗风能力，一般需增加无人机自身的重量。这样一来，为完成大面积的航摄任务，航摄系统元器件特别是电池的损耗速度加快了，势必要增加起降次数。而为满足遥感动态监测的需要，还需要增加数据获取的频次。因此，如何改善无人机的起降技术和抗风性能，是无人机应用于测绘需要解决的关键问题之一。

为适用于更多的遥感应用，如定量分析遥感中分析森林植被健康状况长势、耕地的土壤含水量、重金属含量等，需要设计并研发无人机搭载的专用传感器，并充分利用无人机有限荷载进行航空摄影测量。在利用摄影比例尺、重叠度等参数进行飞行控制时，如何使获取的数据达到测绘规范要求，还有待进一步的解决。

四、结语

无人机航摄技术已经成为提高测绘成果现势性的快速手段，为加快数字城市建设，提升社会管理效能提供了新工具。随着测绘无人机技术在航摄精度、高分辨率影像获取、信息和数据传输、测绘安全性等方面的进一步提高及完善，我们有理由相信，在不久的将来，无人机航摄技术的发展将会带来继GPS技术后的第二次测绘技术革新。

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基金项目：中国矿业大学（北京）2014课程建设与教学改革立项项目（k140205）；中国矿业大学（北京）大学生创新创业训练计划（C201602044）

作者简介：易俐娜（1986-），女（汉族），湖北云梦人，博士，讲师，研究方向：高分辨率遥感影像信息提取、摄影测量。