摘要：航空摄影测量已经发展多年，但是其成本开销大、航线需要专业审批、对气象条件依赖大，不利于低空小区域测量。近年来，随着无人机科技的进步，基于无人机和非量测数码相机的航空摄影测量有了极大的发展。其低成本、高效率、操作灵活、对天气条件依赖较小的优点，在小区域测绘和人难以到达地区的高分辨率影像快速获取方面具有明显优势。作为全数字摄影测量的一种新方法，利用无人机挂载非量测相机生产城市三维模型，在小区域测绘、大比例尺地形图制作、城市规划以及智慧城市的建设方面有着广泛的应用。
关键词：无人机；航空摄影测量；小区域测绘；应用
1无人机低空摄影测量技术发展现状
伴随无人机低空摄影测量技术日趋成熟，无人机低空摄影测量技术逐一渗透至各个领域，例如：海洋遥感、精确农业及森林火灾等，甚至有西方发达国家将全球鹰与成像SAR技术相结合应用于海洋监测研究领域。从可见光遥感角度来看，西方发达国家无人机低空摄影测量普遍搭载高精度POS技术大大提升其自动化程度降低地面控制数量，但是受成本投入因素的限制，国内无人机低空摄影测量尚不存在搭载高精度POS的例子。同时，我国多家单位对于无人机低空摄影测量技术开展深入技术研究现已累积一定技术经验，例如：以西安某测绘企业为例自主设计多套无人机遥感系统，现已实现获取城市地区高分辨率色彩影像。
一般说来，无人机属于低空飞行状态其飞行高度不低于50米不超过1000米，是近景航空摄影测量技术，并且其摄影精度达到亚米级要求且精度范围处于0.1米至0.5米间符合1：1000测图要求，完全满足城市建设精细测绘要求。同时，无人机低空摄影系统成本低廉且耗损较少，尤其是对于系统保养及系统维修方法较为便捷，不需要修建起降机场，并且操作人员培养周期较短，是目前将测量与摄影有机结合的航摄技术，初步实现以测绘需求为出发点进行航摄飞行作业。此外，加大对于无人机遥感系统工程化研发的重视程度，对于立足其经济性、高效性及机动性优势实现阴雨雾霾天获取合格影像数据具有显著价值作用。
无人机低空摄影测量技术以获取高分辨率数字影像为主要目标以无人机为飞行平台以高分辨率数码相机为传感器系统集成应用3S技术获取强现势性、大比例尺、真色彩及小面积航测遥感数据。同时，无人机低空摄影测量能快速获取处理基础性地理数据，为制作区域测绘影像、正射影像及地面模型提供直观可靠便捷的数据支持，并且无人机低空摄影测量不受气候条件及空中管制的影响实现恶劣气候条件获取影像数据，具有机动灵活性较高等鲜明特点。即便无人机设备发生故障，不存在出现人员伤亡事故的可能性，安全性较高。此外，无人机能云下超低空飞行弥补卫星光学遥感及普通航空摄影技术的不足。
2无人机系统组成
无人机飞行平台系统主要包括机体、动力系统、执行机构、电力系统、起落装置以及其它确保飞行平台正常工作的设备和部件。固定翼无人机一般是由飞机机身、机翼、起落装置和动力装置四个部分构成。主要由系统硬件设备、影像处理系统、信息分析系统、业务运行保障系统等部分组成。
（1）系统硬件设备包括：无人机飞行平台、飞行控制系统、地面监控系统、发射与回收系统、遥感任务设备、任务设备稳定装置、影像采集设备、影像位置和姿态采集系统等；
（2）影像处理系统包括：影像数据快速检查、纠正、拼接，DOM、DEM、DLG生产等；
（3）信息分析系统包括：信息的提取、信息的对比分析、自动生成报告、数据信息的管理与检索等；
（4）业务运行保障系统包括：野外运输设备、技术支撑规范、己经与各相关领域互相联系的软件开发技术和技术流程。
3无人机航空摄影测量系统的特点
无人机技术的应用越来越广泛，是因为其具有传统航空摄影测量技术不具备的优势，传统的航空摄影测量技术工作时需要的外界条件比较严格，要达到一定的航高并且航高比较高，还会受到航空管制；并且如果测量小区域大比例尺地形图所需要的成本比较高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而无人机航空摄影测量系统需要的外界环境没有那么严格，成本相对比较低、小范围的测量精度比较高，弥补了传统摄影测量技术上的不足。随着各项技术的发展促使无人机摄影测量系统的发展速度也越来越快，其应用也越来越普遍。
第一：平台易构建、机动、检查维护快捷。无人机摄影测量系统相对于传统的航空航天遥感系统而言，比较容易购买，成本很低，对于外界的环境要求也低。工作人员就能够进行日常的检查和维护，对于遇到紧急情况能够快速调动。
第二：作业方式简单，起飞降落比较容易。由于无人机摄影测量系统都是由一些体积比较小，机身重量比较轻的材料制作，操作简单方便。在起飞和降落时，对周围的环境要求比较低，一般车辆较少的公路、学校或地方的操场、或者一些比较宽敞的地方，都可以起飞和降落。随着技术的发展手抛式、弹射式的无人机己经广泛应用，对起飞降落的场地要求就更简单便捷。
第三：受环境影响小。无人机摄影测量系统可以进行低空作业，所以可以在
云下进行作业，获取高质量的影像，这样就比传统的摄影测量和卫星平台获取遥
感影像更加快捷，能够获得测区的全部影像，不受云层遮挡，甚至可以在多云或
者下雨的时候进行外业采集。
第四：获取的航摄影像精度较高。无人机摄影测量系统飞行的航高一般都在50米以上4000米以下，飞行高度低；并且机上搭载的非量测数码相机的性能高，获取的影像的分辨率也比较高，而且获取影像的速度比较快，一般一个架次获取的10个方以上影像，有的甚至更多。影像图的分辨率比较高就能够进行大比例尺DLG、高分辨率DOM、高精度DEM等数字地理信息产品，使无人机摄影测量系统的应用更加广泛。
第五：获取的影像的重叠度比较高，使内业影像数据的处理的精度更加可靠。如果经检查获取的影像质量不够理想还可进行补测，补测工作简单、方便、经费比较低。
第六：空域限制比较少。无人机的飞行高度比较低，除了航空管制和特殊情况时，都可以进行作业。可以在一些大的区域内进行长时间作业。第七：安全可靠。无人机摄影测量系统是自主和地面遥控的方式进行作业，可以进入沙漠等地、突发自然灾害以及一些危险区域展开作业，能够避免工作人员进入危险地区作业，避免工作人员受到危险。影像数据能够实时准确的传到地面控制系统，即使无人机由于环境受损，也能够保证数据是安全的，能够继续进行后面的工作。
4内业数据处理流程
首先，数据导入，由于本次获取的影像数量较多，因此在处理时根据飞行架次，将整个区域分成5个子集行数据处理，这样可以加快处理速度；然后在工作区手动添加相片控制点，软件会自动读取照片POS信息，计算相片姿态，自动寻找影像间的同名点，对照片进行匹配，并优化其排列方式；接下来是深度重建，点云、网格和纹理的生成。软件会根据相应参数的设置生成相应密度的点云，并可以选择疏点云或密集点云来生成不规则三角网，映射上相应纹理；最后，软件可以导出带有真实纹理的三维模型（数字地面模型，DSM），还可采用多视图影像三维重建技术，实现下视视角获取正射影像并自动完成正射影像纠正与拼接。
总之，在小区域测绘中，使用无人机可以快速便捷的获取高分辨率影像数据。并利用相应的处理软件，生成三维数字模型及正射影像图。极大的节约了时间和测绘成本，提高了测绘效率，具有可观的发展前景。
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论文作者:孙伟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/6/11
标签：无人机论文; 测量论文; 低空论文; 系统论文; 影像论文; 技术论文; 作业论文; 《基层建设》2018年第8期论文;