无人机摄影测量技术的探索与运用

摘要：本文探讨分析了无人机摄影测量技术的特点，研究了无人机摄影测量技术的应用要点，取得良好的应用效果，希望能够为相关工作人员提供一定的参考与借鉴。

关键词：无人机;摄影测量技术;GPS技术

中图分类号：P231    文献标识码：A    文章编号：1007-9416（2020）04-0000-00

0 引言

由于信息化技术的迅猛发展，无人机作为一种新型的飞行设备，被广泛应用到各个领域中，通过运用无人机摄影测量技术，可以获得准确的航测数据，促进不同专业之间的协调配合，真正实现勘测设计一体化目标。为了保证无人机摄影测量技术得到更好运用，本文重点分析无人机摄影测量技术的应用要点。

1 无人机摄影测量技术的特点分析

与载人飞机相比较而言，无人机具有重量轻、反应快、速度快、成本低等特点，同时，无人机系统的操作流程较为简便，受空域管制影响较小，可以快速到达检测区域，显著提高测量效率。在以往的信息调查与规划工作中，工作人员通常会采用高空摄影测量技术或者卫星遥感技术，获取各类影像数据，但是，这两项技术操作流程复杂，周期比较长，自动化水平较低，具备较大的局限性。为了保证这些问题得到良好解决，无人机摄影测量技术应运而生，此项技术具有灵活性高、反应快速的特点，应用前景广阔[1]。

2 无人机摄影测量技术的应用要点

2.1 无人机低空航测系统构成分析

近几年以来，无人机技术飞速发展，以无人机技术为基础的无人机摄影测量技术，由于造价低、灵敏度高、操作简单，应用范围越来越广。此项技术主要以无人机为平台，通过搭载非量测相机，形成飞行控制体系，地面控制系统负责规划，能够准确的测量地面影像数据信息，减少错误测量数据的出现，提高测量数据的利用效率。和常规的航空摄影测量技术相比，无人机摄影测量技术的维修成本特别低，伴随国家政策的不断改进，低空空域逐步开放，无人机审批流程更加简便，其作业方式越来越灵活，受外界大气环境影响较小，在短时间内，能够准确获取精度的影像数据。无人机摄影测量技術的良好运用，能够保证常规航测与工程测量中存在的缺陷与不足得到有效弥补，帮助相关人员快速获取大比例尺地形图。无人机中搭载的相机，属于非量测相机，成像速度快。

2.2 无人机摄影平台设计要点

首先，为了保证无人机摄影测量技术得到更好运用，在无人机摄影平台设计环节，设计人员要加强总体布局，并结合气动性能与控制方式，进行安全性设计，将各项先进技术有效整合。在设计过程中，采取后推式双尾撑结构，确保飞机具备短距离起降功能正常发挥，无人机的飞行控制能力得到显著提升。在无人机摄影平台中，飞行控制系统采取自动化控制体系，并以此作为关键部件，航摄仪采取数码单方相机，通过建立二维云平台，可以进一步提升航摄影像精度，确保相机的仰角与旋偏角得到高效控制[2]。另外，为了精确检验无人机摄影平台资料获取情况，针对试飞影像资料，进行全方位分析与评估，重点检验该平台的抗震动能力与抗风能力，并严格控制相机的曝光时间，找到平台运行中存在的不足，加以改进，必要时可进行二次开发，保证无人机飞行控制系统更加稳定的运行。

无人机摄影平台中的控制软件主要包含两种，分别是航线规划软件和质量管控软件，其中，航线规划软件的主要功能是结合测区实际范围，以及航向重叠等参数，有序完成航线规划工作，确保无人机摄影平台得到高效控制。而质量管控软件则能够对无人机航摄质量进行高效管控，一旦发现质量不达标的航片，及时进行补飞，确保航摄质量验收工作的顺利进行。

无人机摄影测量主要分为三种方法，分别是综合测量方法、全能测量方法与分工测量方法，在这三种方法中，综合测量方法适合应用在大面积土地测量中，将摄影测量技术和平板仪测量技术有效结合，科学确定地面高程，同时利用无人机摄影像片，更好的了解地面具体情况。而全能测量方法比较适合应用在山地区域，采用立体测图仪，建立相应的结构模型，获取地面平面位置与高程数据[3]。与综合测量方法与全能测量方法不同，分工测量方法，应用在丘陵区域较多，其应用原理是结合平面位置和高程特点，有针对性地进行测量，测量原理和全能测量方法类似，相关人员运用立体测图仪，快速获取地形数据信息，进而更好的绘制地形图。

2.3 数据处理要点

运用APS数据处理软件，保证GPS无人机数据影像得到高效处理，同时能够用来制作等高线与DTM等等，数据处理要点如下：

（1）相机内部的定向与畸变纠正。因为无人机搭载相机属于非量测相机类型，在成像的过程当中，特别容易产生畸变差，所以，要对影像实施畸变差调整，重点是光学畸变差的调整。在改正光学畸变差的过程当中，要求相关人员收集大量的相机参数，从计算机视角的角度分析，采取区域内部的各类影像数据，然后准确标定相机，在相机内部进行定向处理，最终会获得相机畸变纠正之后的影像数据[4]。（2）影像的有效匹配。无人机受外界风力影像较大，当外界风力过大时，会产生旋偏角，飞行姿态稳定性下降，若采取以往的像素匹配算法，无法快速确定匹配点具体位置，而APS采取具备旋转尺度的匹配算子，同时运用GPU算法，可以精确的确定出密集匹配点具体位置。（3）融入相控点的空中三角测量。利用无人机采集到的GPS数据，包括影像匹配所获得的匹配点，运用光束法区域网平差算法，准确计算出相机曝光期间，无人机的飞行姿态。同时，运用实际相控点位置数据，计算出联合平差，保证最终的测量成果快速转换成地方坐标。（4）DEM的生成。利用空三算解算方法，获取无人机飞行姿态，包括其具体位置信息，获得密集匹配点数据，确保地面加密点数据信息更加准确。相关人员采取坐标内插法，以及滤波算法，能够获得准确的DEM数据。采取人工交互方式，将DEM数据进行有效编辑，针对不满足空间几何拓扑地物，进行合理的修改，保证DEM数据更加准确。（5）正射影像的纠正与镶嵌。针对系统已经生成的DEM数据，进行有效纠正，并结合拼接线具体位置，以及阴影区域正射影像镶嵌情况，合理调整色调，进行匀广处理，确保正射影像色调的一致性。（6）生成测绘产品。孔三解算结束后，将畸变进行有效纠正，相关人员需要将各项影像数据与空三数据，有序的导入立体测图中，在立体测图环境下，通过进行科学测图，能够获得数字线划图，同时生成等高线与高程点。

3 结语

综上所述，通过对无人机摄影测量技术应用要点进行多角度的分析，例如明确无人机低空航测系统构成、无人机摄影平台设计要点、数据处理要点等等，可以保证无人机摄影测量技术得到更好运用，提高测量数据的准确性与合理性，减轻测量人员的工作压力。

参考文献

[1] 邓志强.无人机倾斜摄影技术在矿山地质灾害调查与治理中的应用[J].世界有色金屬，2020（1）：124-125.

[2] 孙国强，潘学鹏.基于无人机倾斜摄影测量技术的城镇低效用地再开发调查研究[J].江西建材，2019（12）：55+57.

[3] 吴森，陈超，邓晶，等.无人机倾斜摄影技术在城市化建设中地质灾害早期识别应用[J].四川地质学报，2019（4）：629-633.

[4] 马力鹤，朱彦博，山岚.电站实物指标调查中无人机倾斜摄影测量技术的应用[J].中国水能及电气化，2019（12）：58-61+70+37.

收稿日期：2020-03-09

作者简介：姜华（1982—），男，辽宁沈阳人，本科，工程师，研究方向：无人机测绘。

Exploration and Application of UAV Photogrammetry Technology

JIANG Hua

（Liaoning Natural Resources Affairs Service Center Photogrammetry and Remote Sensing Center， Shenyang Liaoning 110000）

Abstract： This paper discusses and analyzes the characteristics of UAV photogrammetry technology， and studies the application points of UAV photogrammetry technology， good application results have been achieved， hope to be able to provide some reference for the relevant staff.

Key words： UAV; photogrammetry technology; GPS Technology