小型无人机遥感平台在摄影测量中的应用

2021-10-23汪为

工程技术研究 2021年15期

汪为

广东省核工业地质局测绘院，广东广州 510800

如今我国各个领域的信息技术仍然处于发展状态，为了在测绘中及时、精确地获取相关信息，应用简便、精准、快捷的测量方式便显得尤其重要。小型无人机遥感平台体积小巧，不仅起飞及降落对场地的要求低，且能够获取空间狭小区域及复杂地形区域的图像，实际应用中人力、物力、财力的消耗较传统方法更低，因此被广泛应用在摄影测量中。

1 小型无人机遥感平台摄影测量系统构成

1.1 航行控制系统

小型无人机遥感平台摄影测量系统包括GPS接收天线和微处理器，从地面配套设施方面看，航行控制系统重点包括数据处理终端及数据接收终端。技术人员可利用GPS导航定位信号获取位置信息，对所需测量的路线进行设定，通过地面发射控制台进行掌控，使其按照预定线路实施测量[1]。

1.2 垂直螺旋

实际工作时，垂直陀螺主要是为整体测量提供俯角、仰角和翻滚姿态角参数，如果把垂直陀螺和微处理技术结合起来，然后根据实际情况改变应用方式，则获得的参数、轨迹等信息将更加明确，还可得出地区的电子地图，确认地图中的各类坐标数据，提高测量中的应用效果[2]。

1.3 机载通信设备

通信设备在小型无人机遥感平台构成中极其重要，通过GPS位置数据和实时影像等的及时传送，及时监督管控航机拍摄、航行等状况，从而做到及时改正航向和飞行姿态。在执行中必须重点关注通信设备，防止摄影测量过程中出现意外风险问题，造成不可挽回的损失。

2 无人机遥感平台的优势

2.1 实时反馈结果

采用小型无人机遥感平台能够拍摄实物正射影像图，清楚地展现目标区域的水利、道路等实际情况，为后续发展规划提供各类参数支持。如果项目区范围大且地形复杂，人力勘测数据会存在“死角”，而小型无人机航测系统可实现对目标实物全貌的放大和缩放，摄影测量通常会使用原始地形数据图。在传统的人工测量中，各类地理要素也会存在遗漏现象，而小型无人机技术可以提高数据的实性和精度，实时反馈测量结果，避免出现漏绘现象，从而为后续的项目实施奠定良好的基础[3]。

2.2 准确获取数据

无人机航测系统可通过GPS-RTK技术对目标区域进行实地测绘，随后将所得到的数据通过计算机软件进行处理，处理后的分辨率能够达到1∶2000比例尺地形图的测绘精度，符合当前我国摄影测量项目测绘的要求。同时在实际应用阶段，还可以通过降低小型无人机的飞行高度提高分辨率，判断目标区域内所实施的摄影测量规划是否科学合理，保证关键测绘数据的真实性。

2.3 提高项目效率

利用无人机航测系统所获得的正摄像影像图测绘出错率低，所得到的摄像图还能为相关工作人员提供详细的信息，提高整体工作质量。例如在传统的实测中，获取1km2区域图需要测量3～4d，且处理也需要耗费约2～3d的时间，而通过小型无人机遥感平台完成1km2仅需要5～7h，获取中数据可以传输至平台实时处理，节省大量测量时间。

3 小型无人机遥感平台在摄影测量中的应用策略

3.1 航测作业设计及遥感平台选线设计

在小型无人机遥感平台的应用过程中，需要对设备与仪器进行全面检查，完善发射点与摄像监控点进行布置，为无人机安全飞行提供必要的保障。前期收集相关资料并检查仪器设备，布设像控点，随后对航线进行规划，由GPS领航系统完成全区域测量，利用图形处理软件对测量影像进行分析和处理，最后输出1∶2000的正射影像图，保证摄影测量的有效开展[4]。

（1）航测作业设计。在开展航测作业之前对测量区域的情况进行全面的了解，搭载高清摄像机予以综合利用，通过更换高清摄像头提高拍摄数据图片成像的清晰度，使色差和实际的地形颜色差距能够随之缩小，保证地形层次区分。同时应考虑与传统的作业方法相结合的方法进行测量，再用全站仪测量界址点，在应用中至少确定4个精度均等的已知点，3个点用作参数计算，1个点作为校正点，通过照片形式反映所观测区域的具体影像，保证设计辅助研究及精度检验。

（2）遥感平台选线设计。当前数码相机的分辨率逐渐提升，为小型无人机遥感平台在实际摄影测量中获取航空影像带来了便利，它能够根据所获取的航空影像为选线工作提供及时有效的数据，从而帮助无人机选择线路。遥感平台选线设计简图如图1所示。

图1 遥感平台选线设计简图

3.2 信息数据收集与处理

当无人机完成图像拍摄任务后，需要针对获取图像展开收集与处理分析，对数据信息进行处理的过程中要借助Photo Scan等相关图像处理加工软件，在各像控点获取坐标与图像片段结合地理地形完成拼接，最后得出编制预算等成果。同时也可以通过正射影像图统计布设情况，利用DOM提高规划设计布局的正确度，通过对比前后的土地利用情况分析区域整治的效果。如在某地区应用无人机摄影技术，摄影测量后开展土地整治工作，水田的面积增加了0.68%，农村居住地的面积占比下降了0.25%，通过集中居民居住点减少土地的不必要浪费，达到了预期的目的。

3.3 小型无人机遥感平台的应用方向

（1）土地情况。小型无人机遥感平台在监测测区土地情况方面有显著优势，根据传统的航测作业规范，其在实际应用中不仅可以保证飞行速度，且能够以地面为参照面，保证相邻摄站相对飞行高度不超过5%，航摄水平误差小于3°，测量飞行速度的误差小于5%。同时该计数在应用中可以使曝光时间内振幅的偏摆角小于8.6s，保证了小型无人机的飞行指标，从而更合理、有效、安全地监测测区土地情况。同时在进行检测结果记录过程中，需要严格记录每一项数据信息，包括基础数据的测量、环境指标等，保障记录准确无误。

（2）环境监测。小型无人机遥感平台在摄影测量中可以应用于环境检测，能够及时得到相应的航空影像，有效监测环境污染、排污状况。环境污染产生的原因较多，因此在环境治理的过程中需要利用信息数据采集设备进行细致分析，为后续治理提供参考依据。除此之外，在摄影测量中不可避免要对海洋、水质、湿地、植被生态等进行测量测绘，对区域排污状况进行及时有效的监测和分析，如液体倾翻污染型需分层采样，且采样点不少于5个；爆炸污染型以放射性同心圆方式布点，爆炸中心分层采样，采集周围表层土的厚度为0～20cm，从而提高摄影测量的应用效果，为治理提供数据支持，发挥出环境监测的作用。

（3）水利监测。对于水利方面的监测必须使用更为先进的现代仪器设备及相关检测技术，小型无人机遥感平台能够依靠所获取的地形地貌影像规划航行线路，在实际摄影测量中发挥着重要作用。在此过程中应进行校准，编制校准或对比试验报告，做好所有仪器和设备的监管工作，根据相关标准和规范严格执行，如当仪器的稳定性低于预期时，应适当增加验证频率，保证工作开展中的可操作性和适用性。