无人机航空摄影测量系统的探析

朴彦辑

摘要：在无人机航空摄影测量的研究过程中，结合工作经验和日常研究成果，对无人机航空摄影测量系统进行研究与分析，阐述了该系统在土地规划测量，灾害应急、山洪泥石流中的应用。对推动无人机航空摄影测量系统的发展与应用有参考价值。

关键词：无人机 ；航空摄影测量 ；地形测绘 ；土地规划

在人类的发展进程中， 如何有效地规避自然环境所带来的灾害变得非常重要， 尤其是在社會快速发展的今天，防灾减灾的重要性日趋突出。 我国作为一个自然灾害频发的国家也面临着同样的挑战。 面对日益严重的自然灾害形势，如何选择最为科学、准确、稳定的测量技术和测量成果，以作为准确掌握突发事件灾情险情的重要手段是目前的首要任务。 测绘测量技术系统是应对自然灾害、 有效处置突发事件、 构建完善保障系统与加强防灾减灾工作建设的重要组成部分，也是目前的一个重要战略问题。

一、无人机航空摄影测量系统的组成

1.硬件系统

第一，机载系统。无人机是航空摄影测量系统的搭载平台，是整个系统运作的基础，主要包括无人机、数字摄影、导航飞行控制、通信等子系统。工作时，系统会按照预设航线自主飞行，完成预设的摄影测量任务，并将飞行高度、速度、状态、气象情况传输给地面监控系统。第二，地面监控系统。该系统直接影响飞行平台的运行，包括计算机、飞行控制、电子通信、电台等设备。无人机工作时，地面监控系统会接收无人机发出的信息，在地图上标记无人机的位置、高度、速度、路线等参数，方便操作人员了解无人机的飞行状态。

2.软件系统

第一，航线设计软件。该软件决定了系统运行的方向、精准度，也是信息采集的关键环节，要求预先设定地形特点、作业范围、测量参数、精度等指标，依据行高、重叠度、地面分辨率，可以计算出飞行曝光点、基线长度等数据。第二，数据接收处理软件。该软件是系统摄影测量外业的最后一步，关系到图像的处理质量。一般而言，无人机获取地面影像时，会受到内部、外界因素的影响，为了避免原始图像处理时存在质量问题，会对原始影像进行预处理，例如图像校正、图像增强等。

二、无人机航空摄影测量系统在土地规划中的应用

以某土地整治项目为例，位于重庆山地区，规划设计阶段，利用无人机航空摄影测量系统，作业流程如下 ：第一，收集地形图、土地利用资料，检查仪器设备，做好飞行准备工作。第二，测区踏勘，确定大概测量范围，在系统中设置测量区域和飞行路线，布设像控点，避开树木、建筑、电线等。第三，外业摄影测量，在无人机上搭载摄影系统，低空飞行获得测区影像资料，要求图像清晰、色彩均匀、层次丰富，能真实表现地物信息。第四，内业数据处理，利用Photo Scan 图形处理软件，对影像进行拼接和处理，找到像控点，对坐标、高程进行纠正、加密、修饰。

在土地整治的规划设计中，无人机航空摄影测量系统的应用优势如下 ：①高效。考虑到重庆地区地形地势复杂，传统地形测量工作的开展，完成1km2的测量范围需要2人花费3天～4天。②直观。该系统的应用，能获得测区全范围的数字正射影像图，由于图像更加直观，有利于工作人员分辨各种信息要素。依据初步设计方案，向民众征求意见时，能提高民众的积极性，增强对土地整治的认识度。③全面。绘制地形图是土地整治的基础，考虑到测量范围广，传统测量工作难以适用，容易忽略部分沟渠、线路，继而影响整治方案的设计。

三、无人机航空摄影测量系统在山洪泥石流中的应用

1.灾情概括

2014 年 8 月 3 日 16 时 30 分在云南省昭通市鲁甸县附近（北纬 27.1 度，东经 103.4度）发生 5.7 级左右地震，地震致使昭通市的鲁甸县、巧家县、昭阳区、永善县和曲靖市会泽县 108.84 万人受灾。 国家测绘地理部门紧急调集多套无人机航空摄影测量系统赴地震灾区进行应急航空摄影，获得了首批高分辨率的地理地质资料，共获取4 处重灾区高清航摄图像，54 张经过图像拼接和判读， 初步评估了灾区的受灾情况，为制定后续的计划打下了坚实的基础。为灾后救援提供了较为准确的灾情信息。

2.UAV 数据获取

在本次鲁甸大地震灾后救援过程中， 无人机航空摄影测量系统的数据获取工作主要有以下几个工作流程：前期的设备资料准备；无人机航拍测绘；后期数据处理与研判。本次国家测绘地理信息局使用了“Quick Eye”无人机作为主要应用平台，并且搭载了 Canon 5D Mark III 数 码 相 机 进 行 数 据 采 集 工作。 在无人机系统从地面起飞之后，完成既定的飞

行动作，达到基本的飞行条件之后，再按照地面的航线设计系统进行自主飞行，同时开始相关的数据获取工作。飞机飞行高度为3000 米左右，分辨率为0.2M。在无人机系统完成初步的数据搜集工作之后，4 处 高清航拍摄影数据500份、总面积接近50 平 方公里的数据初步形成，随后进行图像预处理、数据纠错、图像拼接，最终提供了完整地面图像，为测绘地理部门、 国土资源部门和国家防总进行灾害分析与评估提供了支撑。

3.减灾与防灾

减灾防灾是无人机航空摄影测量系统的重要功能之一，这一应用主要是通过对于现有的信息的研判与分析进而为灾害状况的预测提供可靠的依据，实现防灾与减灾的现实需要。 在鲁甸地震的灾后救援过程中，该系统就充分发挥了减灾与防灾的效能，尤其是对于红石崖和王家坡救灾处置、 冷家坡和肖家坡社区滑坡人员转移、牛栏江堰塞湖测绘等一系列行之有效工作，都避免了人民群众生命财产受到更大的损失。

四、结束语

综上所述，随着科学技术的进步，无人机航空摄影测量系统成为一种新型的测量手段，具有精度高、成本低、操作简单的优势。文中分析了该系统的组成，其中硬件系统包括

机载系统、地面监控系统 ；软件系统包括航线设计软件、数据接收处理软件 ；介绍了在地形测绘、土地规划、灾害防治中的具体应用，并结合工程案例进行分析，希望为类似工作的开展提供经验借鉴。

参考文献：

[1]朱涛.浅谈无人机摄影测量技术在数字化地形测量的应用[J].居舍，2018（26）：102.

[2]容爱慧.测绘工程测量中无人机遥感技术的应用研究[J].建材与装饰，2018（28）：207-208.

[3]张逢春.浅析无人机倾斜摄影测量技术与应用[J].世界有色金属，2018（03）：25+27.

（作者单位：哈尔滨海航地理信息工程有限公司）