无人机低空遥感技术在大比例尺地形图测绘中的应用

冯红红

（甘肃省测绘工程院，甘肃 兰州 730000）

1 无人机遥感系统的构成与数据的有效处理

（1）遥感信息采集系统的组成。遥感信息采集系统是无人机低空遥感系统中的一大构成部分。其中，对于遥感信息采集系统，它是由三大子系统共同构成的，包括地面监控系统、飞行控制系统、无人机遥感平台[1]。

（2）遥感信息处理系统的组成。遥感信息处理系统是无人机低空遥感系统中的另一大构成部分。其中，在遥感信息处理系统中，有多个子系统，如全数字立体测量系统、空中三角测量系统、遥感相片处理。①遥感像片处理。遥感相片处理就是一种的像片文件，通过将多个初始文件作为主要依据，如相机检定参数、任务航摄规范表等，能够对原始像片进行多种不同的处理，如畸变改正、预处理、拼接、质量检查、航带整理等。②空中三角测量系统。通过运用整理好的航带列表，能够对航线之间的相互关系进行有效确定，内定向影像，通过有效布设不同影像之间的连接点，有效量测像控点等，能够对三维立体模型进行勾选构建，同时进行有效定向模型，产生精准的核线影像。③全数字立体测量系统。在全数字立体测量系统中，具有软件模块、各种硬件，其中硬件包括三维鼠标、手轮脚盘、专用立体观测设备等[2]。

（3）无人机低空遥感数据的特点与数据处理流程。和常规航空摄影数据相比，无人机低空遥感数据具有以下一些特点，即：第一，因为选用了非量测型数码相机，和传统航摄相比，无人机遥感镜头极易产生畸变，在开展空中三角测量工作之前，必须要有效校正原始影像的畸变；第二，在对窄像幅相机进行运用时，一定要对影像重叠度进行增大，以对航摄漏洞现象进行有效避免；第三，无人机低空遥感平台的稳定性并不高，尽管制定了相应的预防对策，但是只要受到高空风力的影响，便会出现多种问题，如旁向重叠度不规则、大幅度旋偏、大幅度倾斜等；第四，立体采集效率偏低，像对覆盖面积不够大，存在较多的接边工作量。所以和传统航片相比，在一些环节中，无人机遥感像数据处理技术具有比较独特的算法，不过从整体角度来说，传统航空摄影测量流程和无人机低空遥感测量流程几乎是相同的。

2 案例分析

2.1 无人机低空遥感数据收获的具体情况

在2018年6月，新疆塔城测绘研究院通过运用无人机机载倾斜摄影系统，对新疆塔城建邺区进行了航空摄影，通过进行七架次飞行，收获的倾斜摄影影像数据约达76km2。在进行航摄过程中，航高约550m，力越4.2级，影像地面分辨率约为0.07m。为满足倾斜摄影自动建模的要求，便将下视相机的相片重叠度调至旁向60%、航向80%。通过对航摄影像质量检查结果进行深入研究后，不难发现，通过运用无人机低空遥感测量技术，能够对摄影测量内业数据处理要求进行有效满足。

2.2 大比例尺地形图的测绘实践

针对新疆塔城大比例尺地形图测绘项目，主要作业内容有：制作1:1000正射影像图、测绘1:1000地形图。

根据新疆塔城测绘研究院航测生产软硬件的实际情况，同时对无人机低空遥感测绘技术在影响数据获取中存在的各种问题进行深入考虑，如不规则的重叠度、基线短、畸变大、像幅小等，为有效处理后期的遥感数据，本次测绘项目主要选用的软件有PS、ERDAS、PixelGrid等。其中，在实际测绘过程中重要技术应满足以下要求：

①在布设像控点时，应选用区域布点法，间隔选取旁向2条航线、航向8一10条基线。针对区域网拐点位置，应设置平高控制点。通过选用网络RTK测量方法，以获取区域玩平差中检查点、像控点的高程和平面，对像控点WGS84坐标进行测量，然后有效转换WGS84大地坐标，将其变为国家2000大地坐标系，异满足项目技术要求。②在整个无人机低空遥感影像数据处理流程中，控制三角测量是一大难点问题，在极大程度上影响大玻璃窗地形图测绘的精度。因为地形图对成图提出非常高的要求，本次下视数据为航摄的主要数据源，同时抽片处理高重叠度的相片，一对空中三角测量的工作量进行有效降低。因为无人机低空遥感影响所出现的畸变差比较大，所以一定要对获取的下视数字影像进行有效的畸变差校正，然后才能再进行后续相关工作，如连接模型、相对定向等。与此同时，如果一些策略区域。③在制作DOM过程中，DEM选用高精度DSM匹配算法，一对本测绘区域的DSM数据进行自动提取。通过运用坡度法，以对树林、房屋进行有效滤波，以获取高精度、高密度的DEM。针对高植被覆盖的测绘区域，通过对立体像进行详细观测，以有效编辑特征线构TIN、采凳特征点等，对DOM影像进行有效修复等，以对大批量图幅接边工作进行有效避免。在调整色调过程中，选用相关专业软件，有效均光处理原始影像，对烧饼效应问题进行有效解决，同时将统一有效处理测绘区域中的影像色调，以使其和标准色调相接近，筛过后选用PS软件，对整体色调进行有效调整，以确保地形图成品颜色的一致性。

针对地形图测绘，主要选用全数字立体测图技术方法，选用的测绘作业流程为“先进行内业，然后进行外业。在遵守“外业定性、内业定位”原则下，对空中三角测量成果、无人机低空遥感影像数据进行充分利用，通过对全数字摄影测量工作站进行运用，在立体环境中，对地貌要素和地物要素进行有效采集。然后进行外业，以全面补测地形图数据，有效调地形图的属性，最后将所有数据编绘工作全部工作完成。

2.3 关于空中三角测量误差来源的深入分析

一般来说，针对测绘区域网中空中三角测量精度，主要存在两种影响因素，第一，测绘区域网几何强度的影响因素，包括控制点权值的确定、辅助数据的使用情况、像控点的数量、像控点的分布情况、像控点的精度等。第二，原始观测数据精度的影响因素，包括影像系统误差的校正、摄影材料的稳定性、摄影比例尺、航摄仪种类等。

针对新疆塔城地形图中的各个测绘加密分区的平差精度，通过对其进行深入分析后，不难发现，平差精度误差的主要来源为：在进行外业过程中，没有合理布设像控点的位置，导致不能够明确内业量测的目标点，不能够获取较高精度的刺点。综上所述，在大比例尺地形图测绘项目中，如果选用无人机低空遥感测绘技术，在测绘难度较高的区域中选择确定像控点位置时，应对地标点进行提前布置。

2.4 大比例尺地形图成品精度的有效评估

针对大比例尺地形图成品，为对其几何精度进行有效评估，在采集像控点环节中，根据像控点测量要求，且遵守均匀布设像控点位置原则，为便于进行精度检测，本次共采集310个平高检查点。通过详细统计后可知，新疆塔城地形图成品中存在约9.32m的误差，满足精度要求。

3 结语

本文以新疆塔城建邺区为例，深入研究了大比例尺地形图对无人机低空遥感测绘技术运用的实践，通过对固定翼轻型低空无人机搭载单镜头相机进行利用，以对1：1000地形图进行有效测绘。针对平地地形的平面精度，能够满足相关规范要求，同时和高层精度相比，平面精度更胜一筹。在高程精度方面，尽管无人机低空遥感测绘技术的摄影测量精度还不能够满足相关规范要求，不过通过拟合处理外业的高程，便能够对高程精度进行有效提高。