田刚1，陶占杰2，黄兴明2
（1.大连市勘察测绘研究院有限公司，辽宁，大连，116023）
（2.61206部队，辽宁，大连，116023）
【摘 要】本文对无人机航测技术的特点及作业流程做了简单介绍，结合地形测量的应用实例，叙述了应用无人机航测制图的生产过程，以及对成果精度进行了分析。
【关键词】航空遥感；像片控制；空中三角测量；正射影像图
1、引言
近年来地理空间信息技术取得了飞速的发展，尤其是灵活机动、具有快速响应能力的无人机，更是在最近几年迅速成长，成为航空遥感领域一个引人注目的亮点。无人机航测技术体现了无人机与测绘的紧密结合,同时也提供了更高效的测绘方式。经实践证明，无人机航测技术完全可以达到1:1000国家航空摄影测量规范的要求。
2、无人机航空摄影测量技术概述
2.1无人机航空摄影测量的特点
由于航空遥感平台及传感器的限制，普通的航空摄影测量手段在获取小面积、大比例尺数据方面存在成本高、性价比差等问题。具有低成本和机动灵活等诸多优点的低空无人机遥感能在小区域内快速获取高质量遥感影像，是国家航空遥感监测体系的重要补充，是航空遥感的未来发展方向。在当今卫星遥感和普通航空遥感蓬勃发展的形势下，轻小型低空遥感是粗中细分辨率互补的立体监测体系中不可缺少的重要技术手段。
低空无人机遥感系统，作为卫星遥感与普通航空摄影不可缺少的补充，它有如下优点：
（1）无人机可以超低空飞行，可在云下飞行航摄，弥补了卫星光学遥感和普通航空摄影经常受云层遮挡获取不到影像的缺陷；
（2）由于低空接近目标，因此能以比卫星遥感和普通航摄低得多的代价得到更高分辨率的影像；
（3）能实现适应地形和地物的导航与摄像控制，从而得到多角度、多建筑面的地面景物影像，用以支持构建城市三维景观模型，而不局限于卫星遥感与普通航摄的正射影像常规产品；
（4）使用成本低，无人机体形小, 耗费低, 对操作员的培养周期相对较短。系统的保养和维修简便, 同时不用租赁起飞和停放场地，可以无需机场起降，因而灵活机动，适应性强，容易成为用户自主拥有的设备；
（4）比起野外实测而言，无人机航测方法具有周期短、效率高、成本低等特点。
（5）回避了飞行员人身安全的风险；
对于面积较小的大比例尺地形测量任务(10-100km2)，受天气和空域管理的限制较多，成本高；而采用全野外数据采集方法成图，作业量大，成本也高。而将无人机遥感系统进行工程化、实用化开发，则可以利用它机动、快速、经济等优势，在阴天、轻雾天也能获取合格的彩色影像，从而将大量的野外工作转入内业，既能减轻劳动强度，又能提高作业的技术水平和精度。
2.2无人机航空摄影测量作业流程
3、无人机航空摄影测量在地形测量中的应用实例
3.1测区概况
本测区总面积约60万多平方米，由甲方指定当地坐标系中的点A（71512.490, 19492.169）、B（71525.383,20377.021），C（71251.299,20065.065），D（71242.704, 19495.233）等多点围成的多边形区域组成。 测区内以大型玉米地为主，附有零星建筑物，机耕路、水渠等要素，地势平坦。
3.2 劲鹰2型无人机介绍
本次作业采用昆明劲鹰无人机公司生产制造的劲鹰2型无人机，劲鹰2型无人机的安全飞行高度不超过600m，飞行速度为90km/1s，续航时间为40min，摄像焦距6.4mm，像素大小为0.00207mm，相幅大小5.7mm×7.5mm，它的载重量为2kg，具有独特的轻量化机身设计，翼展位100cm，起降场地的要求与选择较为简单，通过弹射架进行起飞，硬着陆；劲鹰2型无人机的系统结合了传统摄像测量技术与测绘高新技术，能够对一些危险区域与难以抵达的区域进行快速有效的测绘，尤其是在小面积区域中的测绘，具有非常大的优势。如表1所示，劲鹰2型无人机的飞行高度、飞行面积、地面分辨率与成图比例尺。
表1 劲鹰2型无人机的飞行高度、面积、分辨率以及成图比例尺
3.3航飞实施情况
本次地形图测绘采用无人机航空摄影测量的方式实施，为便于像控点的布设以及摄影测量精度的统计和评估，实际航测区域以甲方指定区域为中心向周边延伸了一定范围，从而满足了布设较多、质地坚固和形状显著的地面像控点的要求。
本次航飞任务于2015年9月13日中午时分实施，测区东西长约1000米，南北宽约600米，总面积约0.6平方公里，航高为163米，影像地面分辨率为6.2cm/pixel。航飞拍摄了6条航线，共计112张航片,影像大小为4608像素*3456像素，单张影像覆盖范围约为286m*214m，预设航向重叠为80%，旁向重叠为60%，飞行质量和影像质量良好。
3.3像片控制测量
控制点于2015年9月14日至15日使用甲方授予的RTK和免棱镜全站仪相结合的方法进行外业实测，取四次测量的平均值。此次共计布设了95个野外点，其中控制点63个，检查点32个。
3.4全数字空中三角测量
利用Postflight Terra 3D软件进行空中三角测量，空三构成的区域网整体框架精度为：控制点X坐标的中误差为5.0cm，控制点Y坐标的中误差为5.6cm，控制点Z坐标的中误差为9.2cm。检查点X坐标的中误差为7.0cm，检查点Y坐标的中误差为10.0cm，检查点Z坐标的中误差为7.0cm。综合精度平面位置中误差为：9.3cm，高程中误差为8.6cm。
3.5数据采集
利用Postflight Terra 3D软件获得的空中三角测量成果，使用软件DATMatrix2.0进行立体测量，生成了符号化1:1000的线划地形图，利用Postflight Terra 3D软件进行正射影像制作。
3.6成果质量检查验收
本次无人机航空摄影测量经过项目规划、航飞、布设控制点、内业空中三角测量、数据采集、成果资料整理及生成项目质量报告等步骤，取得圆满成功。试验成果的精度达到平面位置中误差为9.3cm，高程中误差为8.6cm。
4．结语
利用无人机航测技术进行地形图测量工作，其成果精度能满足当前一般城市数字正射影像制作的要求。随着多种机载传感器、无人机硬件制造技术的发展，无人机以其机动灵活、现势性强的特点，必能拥有更加广阔的发展前景。
参考文献：
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[2]CH/T 3007.1-2011.《1：500，1：1000，1：2000数字航空摄影测量测图规范》[S].
[3]王湘文，于启升，王雅鹏.无人机低空摄影测量系统在大比例尺地形图中的应用[J].地矿测绘，2013(1).
论文作者:田刚1，陶占杰2，黄兴明2
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年5月总第210期
论文发表时间:2016/7/15
标签：无人机论文; 测量论文; 遥感论文; 航空论文; 误差论文; 比例尺论文; 影像论文; 《工程建设标准化》2016年5月总第210期论文;