关于测绘无人机低空数字航摄影像去雾霾的研究

马旭 崔俊生

摘 要：随着我国的通信技术、科学技术的不断发展，测绘无人机的诞生充分证实了我国科技的发达。在传统的测绘工作、地理检测、灾害应急处理等方面测绘无人机凭着操作简单、成本较低等优势逐渐代替了人工测绘的工作。但是近年来随着环境恶劣的加剧，在很多城市中都会出现雾霾，也严重影响了测绘无人机的工作质量。因此，本文将研究测绘无人机低空数字航摄影响去雾霾的方法，使测绘无人机可以更高效的工作。

关键词：测绘无人机；低空数字航摄影像；去雾霾研究

随着我国经济的不断发展，人们的经济水平也有了逐渐的提升，人们的出行的交通工具也有自行车转变成了小汽车，但是这样的转变虽然给人们带来出行的方便，但是对环境却有了严重的危害。汽车的尾气排放就是造成雾霾的重要因素之一，不但影响人们的身体健康，给人们造成呼吸道疾病等，还严重影响了能见度。测绘无人机作为近年来测绘的重要工具，主要以影响等方式将测绘结果呈现给工作人员，但是由于雾霾的出现，严重影响了影响的呈现，给测绘工作带来难度。针对这样的现象出现，研究相关的解决方案是首要任务。

一、测绘无人机的优势

近年来，在测绘领域的工作过程中已经广泛使用测绘无人机进行勘测工作，针对一些突发状况测绘无人机可以进行有效的应对，自然灾害是不可抗拒的突发性灾害，例如山体滑坡、森林火灾等，对于这些状况的出现，如果使用人工进行检测肯定会对人员带来一定的危害，但是利用测绘无人机遥感技术就可以在短时间内对灾害现场进行航拍，将影像数据传达给相关的工作人员，可以对灾害现象及时制定解决方案，降低了损失，对我国的国土测绘领域也有重要的作用，经过测绘无人机的航拍数据，可以清晰的掌握我国的国土情况，有利于国土资源的检测和调查，由于测绘无人机航拍影响清晰，还广泛应用于区域策划等方面；另外，测绘无人机在运行成本方面也相对较低，不需要飞机驾驶员和面积较大的起飞场地，只要对无人机数据进行输入，人工远程操控就可以完成工作任务，极大程度上缩短了工作时间，提高了工作效率，还节省了大量的费用。

二、雾霾对测绘无人机低空数字航摄影像的影响

测绘无人机通过红外扫描仪、数码相机等获取测绘数据，然后再用计算机对图片或者影响进行处理，将测绘结果呈现给工作人员。其实测绘无人机对大多的天气情况都可以进行忽视，可以透过云层对目标进行测绘，但是在遇到雾霾的情况下就严重降低了工作效率。雾霾天气是一种严重的大气污染现象，空气中含有大量并且超标的悬浮颗粒，使大气出现浑浊的现象，并且对视线造成一定的影响，严重的雾霾天气将能见度恶化，因此，在雾霾的天气情况下，测绘无人机即使是进行测绘工作，但是所拍摄的影像也由于雾霾中的颗粒将测绘结果不能有效的呈现出来，很多测绘单位使用无人机测绘时，如果遇到雾霾的天气，那就只能进行等待，等天气晴好在进行测绘，严重降低了工作效率，也可以说雾霾天气是测绘无人机的致命伤害。

为了可以提高测绘无人机的工作效率，相关的工作人员必须要对雾霾天气做出有效的应急方案，虽然无法改变天气情况，但是可以从测绘无人机的数据入手，将测绘无人机在雾霾中所拍摄出来的影像经过一系列的优化将测绘结果有效的呈现出来。

三、测绘无人机低空数字航摄影像去雾霾的研究

（一）大气辐射传输方程法

大气辐射传输是指电磁波在大气界质中的传播输送过程。大气中吸收太阳辐射的主要成分是氧气、臭氧、水汽、二氧化碳、甲烷等，不同气体对不同波段辐射的吸收作用也不同。这种性质称为大气对辐射能的选择吸收。散射作用的强弱取决于入射电磁波的波长及散射质点的性质和大小。当散射粒子的尺度远小于波长时，称为分子散射或瑞利散射，散射系数与波长的四次方成反比，主要是空气分子的散射。当粒子尺度可与波长相比拟时，称为米氏散射，散射系数是波长和粒子半径的一个复杂函数。当粒子尺度远大于波长时，称为无选择性散射。散射系数与波长无关。电磁波在大气中的传输规律对于研究地球辐射能量收支、环境资源遥感及反演大气温度和湿度的分布情况有重要意义。因此，大气辐射传输模式可以应用于气候研究和遥感研究领域。

在对人眼视物呈色機理、真彩色数字影像获取存储表达、无人机低空数字航摄技术流程的分析基础上，依据雾霾在可见光中传输的物理特性，利用大气辐射传输方程，结合无人机低空数字航摄技术特征，建立了雾霾天低空数字航摄影像的成像模型。

（二）RGB色彩空间模型法

根据建立的雾霾天成像模型，在影像空间域上利用RGB彩色空间模型揭示了低空数字航摄影像的降质机理。分析了雾霾天低空数字航摄影像中雾霾的空间分布特征以及影像的成像特征。基于降质机理建立了影像退化与复原过程模型。

（三）雾霾成像的检测原理与方法

雾霾检测点粗差检测与剔除方法。采用空间插值理论方法解决了雾霾成像估值的求解问题，实现了对雾霾天可见光路径衰减和辐射源衰减的复原。

四、研究结果

对比分析了国内外数字影像评价方法，提出了基于灰度共生矩阵的角二阶矩、信息熵和对比度3个去雾霾影像评价指标。利用本文提出的影像去雾霾方法，开发了应用程序，对低空数字航摄去雾霾影像进行了主客观评价。主观评价结果表明，去雾疆后影像清晰度有了很大提高，色调正常，反差适中，能够满足测绘有关规范中的质量要求。客观评价结果表明，去雾霾后影像对比度和信息熵有了很大的提高，角二阶矩减小，说明影像构像纹理更加细致，更加清晰，包含了更多的信息量，通过影像主客评价验证了本文影像去雾霾方法的有效性和实用性。

五、结语

由于近年来大气污染的严重现象，不仅对人体有一定的危害外，还严重影响了测绘无人机的正常工作效率，因此，针对这样的情况相关的工作人员应该全面掌握我国现今的研究技术，及时制定出解决方案，让测绘无人机可以进行发挥出更多的作用，面对任何天气状况都可以正常工作。研究人员要有不断进取、不断钻研的精神，时刻保持清醒的头脑，面对出现的情况临危不乱，从而促进我国技术有更好的发展。

参考文献

[1]基于固定翼无人机航摄影像获取及应用探讨[J].杨爱玲，孙汝岳，徐开明.测绘与空间地理信息.2010（05）

[2]关于轻型无人机航摄影像的质量探讨[J].杨爱玲，于洪伟，郑灿辉.测绘与空间地理信息.2011（02）

（作者单位：1.北京苍穹数码技术有限公司；2.银川科昊测绘科技有限公司）