无人机在“一河一策”项目中的应用

王硕 曹群

【摘要】通过采用飞马F300型无人机对我市多条河流的“一河一策”工程进行低空拍摄生成高分辨率的正射影像图（DOM），获取大量准确可信的、丰富的测绘成果，实现了外业调查工作的多、快、好、省，为类似工程提供了确实可行的方案。

【关键词】一河一策；外业调查；無人机；正射影像图

目前在全国范围内如火如荼的进行“一河一策”项目，为了更好的完成项目，首先必须保证外业的第一手调查资料齐全、详实、且保证其时效性。“一河一策”调查的主要内容包括污染源、违规占河、违规采砂、堤防修建情况等。一条河，从源头到汇流口，少则几公里，多则上百公里，如何进行？如何在有限的费用内及时有效的获取大量准确可信的、丰富的测绘成果，这是“一河一策”项目实施过程中面临的难点之一。

针对我市“一河一策”项目，我们经过对比论证，决定首先采用无人机对河道进行低空拍摄、生成高分辨率的正射影像图（DOM），然后在室内对需要调查的内容进行判读、确定和汇总，最后有针对性的进行外业调查。

1、无人机航测优势

近年来，低空无人机测绘系统以其周期短、效率高、机动性强、操作灵活、精度可靠等特点广泛应用于各行各业，尤其是小范围数据获取和应急测绘等方面。而针对“一河一策”项目，无人机航测有以下几点优势：

（1）河道位置分散，但实际所需要的范围仅限于河道及其外围数百米范围内。因此如果采用有人机大面积航测则成本费用高、同时空域申请难度大。而无人机因为其起降方便、不受起飞场地限制，因此更是适合作为“一河一策”项目的数据获取手段。

（2）河道周边地形复杂，传统实测投入人员多，测绘周期长。且现场只能拍摄近景照片，无法进行整体判断，不易管理后期成果。利用无人机航测，生成正射影像（DOM），能够准确判读整体分布关系，同时通过后期测绘能够分析污染源等的影响范围。从而为河道的管理提供有效依据。

（3）无人机低空飞行，地面分辨率可以高达厘米级，图面清晰易读。

2、无人机航测方案介绍

2.1无人机的选择

针对“一河一策”项目特点，经过对市场的考察，我们基于以下原因选择了飞马F300型无人机：①该无人机的地面站软件可以规划弯道带状航线，而且操作简单；②标配全画幅、4200万像素相机，误差小；③续航时间长，可达90min；④无人机安全有足够的保障措施。

2.2航测方案介绍

既要完成“一河一策”项目（提供正射影像图），但又不能造成浪费，本次无人机航测的最终成果是正射影像图和地形图，先期仅提供正射影像图，待需要时补测野外像控点成地形图。本次坐标框架的数据采集利用的是辽宁省省网CORS设立基站，事前免像控直接航测。

以鹞鹰河为例介绍本次无人机的航线规划及内业数据处理。河道长29km，河宽135m，丘陵地貌，上下游高差150m。测量宽度1000m，成果需满足比例尺1：1000地形图的要求。

2.2.1航线规划

结合飞马F300型无人机的实际，按照相关技术规范，我们设计了4个起降架次，一天完成全部任务，各架次参数设置见下表。河道作为带状区域，在满足测区范围的前提下，航线设计为往复的“蛇行航线”方式，由地面站软件的转弯航线自动生成功能来生成。需要注意的是当河道转弯角度较大时，对转弯半径应进行合理调整，防止航测拍照时的横滚角过大，对影像采集的质量造成影响。在航线设计完成后，应采用无人机地面站自带的三维浏览功能对航线进行检查。

2.2.2内业数据处理

影像数据处理包括如下内容：

（1）原始影像航摄漏洞检查，使用无人机地面站的智检图功能对航摄飞行影像数据进行航摄空白区漏洞检查，通过检查，在测区及时决定是否进行航摄补拍；

（2）影像畸变纠正处理，使用无人机地面站的智理图功能对原始航摄影像进行处理，通过处理消除影像的畸变差和主点偏移量；

（3）影像匀光匀色处理，使用无人机地面站的智拼图功能下匀光匀色功能，对数字图像进行图像处理，通过处理，消除成像条件（天气条件、光照条件、硬件条件等）对数字影像的各类影响；

（4）GPS辅助空中三角测量

GPS辅助空三解算软件采用PIX4D自动空中三角测量软件处理系统，该系统是一款自动采集数据、整体平差一体化的自动空中三角测量软件。通过该软件进行控制点加密解算，可获取更高精度的像对定向点；空中三角测量，依据相关规范。相对定向标准点残余上下视差限差不超过5u，检查点残余上下视差限差不超过8u，匹配点分布均匀，且点数不少于200个，模型连接平面位置较差不大于0.24m（像方0.03mm），高程较差不大于0.28m（0.02mm）。绝对定向基本定向点残差、多余控制点不符值及区域网间公共点较差不超过下表规定。

2. 多余控制点不符值为加密点中误差的1.25倍；

3. 区域网间公共点较差为加密点中误差的2.0倍。

（5）数字正射影像（DOM）的制作

PIX4D软件可自动生成DOM，通过点云过滤功能，在生成与地面套合较好的TIN的基础上制作正射影像，并使用匀光匀色软件对整幅影像进行色彩均衡处理。

3、成果展示

通过对正射影像图的判读，我们在室内很轻松地获得河流的第一手资料，一目了然，避免了大量的外业工作。

5、结束语

通过大量的工程实践表明，无人机航测在工程项目中的应用大大提高了外业的速度，降低了劳动强度，无人机测绘已经成为应急、快速等项目不可或缺的手段和明智的选择。当然，在无人机航测的工程中还应该注意以下几点：

1）作业条件的要求。地面风力4级以上，无人机降落困难；天空中风力7级以上，无人机姿态不稳精度难以满足要求；选择晴朗没有雾霾的天气作业。

2）作业时间的要求。尽量选择在深秋、冬季和春季，避免植被覆盖地面，也不要在雪后、雨后飞行；避开早上和傍晚作业，尽量选择在中午前后的几个小时内作业。

3）作业地点的要求。军方机场、民用机场或一些建筑物地区半径10km范围内是禁飞区。

参考文献：

[1] 刘寒.浅谈数字正射影像产品的制作及应用[J].北京测绘，2003，（04）：20-22+30.

作者简介：王硕（1983— ），女，辽宁省锦州人，工程师，从事水利工程测量工作。