淺議無(wú)人機(jī)航拍和正射影像圖的制作

李晶晶

摘要：隨著人們對(duì)環(huán)境探測(cè)的需要，地理環(huán)境測(cè)繪的需求，出現(xiàn)快速增長(zhǎng)，現(xiàn)階段很多地理測(cè)繪是由無(wú)人機(jī)航拍完成的。作為一種嶄新的遙感監(jiān)測(cè)平臺(tái)，無(wú)人機(jī)具有高時(shí)效、低成本和風(fēng)險(xiǎn)小和許多其他的優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到測(cè)繪人員的青睞。為國(guó)土資源檢測(cè)、環(huán)境檢測(cè)等提供了有效的依據(jù)；然而無(wú)人機(jī)空中三角測(cè)量系統(tǒng)中的圖像圖片小，數(shù)量多，導(dǎo)致工作量大，圖片重疊邊緣呈現(xiàn)不規(guī)則的彎曲度，已成為國(guó)內(nèi)外攝影測(cè)量系統(tǒng)所迫切需要解決的問(wèn)題。本文主要研究解決無(wú)人機(jī)影像在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中存在的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞： 電子地圖數(shù)據(jù)提取地圖配置；低空攝影測(cè)量；數(shù)字正射影像圖；基礎(chǔ)數(shù)據(jù)深加工

前言

通過(guò)遙感技術(shù)和無(wú)人機(jī)的結(jié)合，使無(wú)人機(jī)先進(jìn)性能，越來(lái)越自動(dòng)化、智能化，可以快速獲得土地、資源和環(huán)境等各種空間遙感信息。

1、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用仍處于起步階段，大多數(shù)從事無(wú)人機(jī)空中飛行團(tuán)隊(duì)測(cè)繪人員，把握不準(zhǔn)航空攝影測(cè)量的特點(diǎn)，缺乏測(cè)繪行業(yè)的背景知識(shí)，造成飛行平臺(tái)、傳感器和數(shù)據(jù)處理軟件三者之間脫節(jié)，難以或無(wú)法處理大量的圖像數(shù)據(jù)；目前航空攝影團(tuán)隊(duì)使用超小型或小型無(wú)人機(jī)，承載能力低、飛行性能有限和續(xù)航能力較短，、事故率更高，限制其大規(guī)模應(yīng)用和推廣；單一相機(jī)是無(wú)人機(jī)主要遙感傳感器、無(wú)法滿(mǎn)足測(cè)繪地形圖對(duì)其高程精度要求。

在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)力量雄厚的國(guó)外，“賽斯納”等配備完整的傳感器系統(tǒng)多是其標(biāo)配，GPS導(dǎo)航和POS系統(tǒng)的輕型飛機(jī)或更高級(jí)的機(jī)型也常作為低空遙感相機(jī)平臺(tái)。

2、 使用無(wú)人機(jī)航攝的優(yōu)勢(shì)

2.1無(wú)人機(jī)起降靈活，易于轉(zhuǎn)場(chǎng)

在實(shí)際作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，大多數(shù)遙感航空攝影任務(wù)，是有人駕駛航拍機(jī)無(wú)法抵達(dá)的領(lǐng)空；或者是飛行高度低于有人駕駛航拍機(jī)的安全高度，有人駕駛航拍機(jī)無(wú)法安全拍攝；或核泄漏等對(duì)人員人身安全造成威脅的危險(xiǎn)地區(qū)；無(wú)人機(jī)因其靈活、重量輕、體積小，使它不需要特殊的專(zhuān)用起降場(chǎng)、發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間短，容易操作。可以訪問(wèn)復(fù)雜的地形地區(qū)和建筑物密集的城市地區(qū)。特別適合使用我國(guó)南部丘陵、多云地區(qū)。

2.2 可以超低空視距飛行，飛行成本低

通其他遙感系統(tǒng)相比，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)和傳感器，具有很好的成本效益的，具有較低的后期圖像處理成本。飛行高度跨度大，可以到達(dá)從50米到5000米的高度，高達(dá)10米的控制精度。在超低空飛行下，速度較低，可達(dá)到良好的光學(xué)圖像。

2.3不需要繁瑣的飛行審批手續(xù)

無(wú)人機(jī)屬于可視遙控飛行器，所以基本不用在每次飛行時(shí)，向空管部門(mén)上報(bào)繁瑣的飛行審批（機(jī)場(chǎng)等管制地區(qū)除外）

2.4無(wú)人機(jī)不用擔(dān)心駕駛員的安全問(wèn)題

由于是無(wú)人駕駛，所以，無(wú)人機(jī)不用擔(dān)心由于駕駛員操作不當(dāng)帶來(lái)的各種安全問(wèn)題。

2.5無(wú)人機(jī)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)不合適可立即重新拍攝，航攝效率較高；航拍有效拍攝時(shí)間較長(zhǎng)，可在航拍區(qū)域附近放飛，無(wú)效飛行時(shí)間短；工作現(xiàn)場(chǎng)、數(shù)據(jù)處理現(xiàn)場(chǎng)較集中，非常方便統(tǒng)籌安排飛行航拍。

3、無(wú)人機(jī)航空影像數(shù)據(jù)要求

3.1對(duì)拍攝像片傾斜角的要求

無(wú)人機(jī)拍攝圖片，最多不超過(guò) 12度，一般不大于 5-6度，出現(xiàn)超過(guò) 8度的數(shù)量不超過(guò)總數(shù)的10%。

3.2對(duì)航攝比例尺的要求

航攝比例尺應(yīng)根據(jù)地形的不同特性，在保證精度的前提下，從縮短制圖的周期，降低成本，提高測(cè)繪的綜合效益的原則下進(jìn)行選擇。

3.3航高差的標(biāo)準(zhǔn)

相同的導(dǎo)航路線，相鄰的圖片高度差不得大于30米。無(wú)人機(jī)飛行高度差應(yīng)小于或等于50米；攝影時(shí)實(shí)際飛行高度與設(shè)計(jì)飛行高度偏差不應(yīng)超過(guò)百分之五。

3.4攝區(qū)邊界覆蓋保證

航向覆蓋超出以外區(qū)域邊界應(yīng)不少于兩個(gè)基線。覆蓋在邊界附近地區(qū)一般不應(yīng)少于50%像圖片。

3.5對(duì)像片重疊度的要求

考慮到航線網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域的結(jié)構(gòu)和模型之間的聯(lián)系等等，為了滿(mǎn)足航攝成圖的需要，需要三個(gè)相鄰的航空照片應(yīng)該有公共的重疊。

一般要求：航向重疊應(yīng)該60% ～ 65%，個(gè)別不得大于75%，最小的最低不得少于56%。旁向重疊度應(yīng)為 30%-35%，個(gè)別最小不得小于 13%。

4、對(duì)無(wú)人機(jī)獲得的圖像的處理

4.1、圖像糾正

數(shù)字圖象糾正的作用，是糾正原始圖像的幾何畸變，生成滿(mǎn)足要求的地圖投影，或圖象表達(dá)要求的新圖象。其基本方法，有兩種：一種是像坐標(biāo)變換，第二個(gè)是重采樣像素亮度值。

4.2圖像配準(zhǔn)

圖像數(shù)據(jù)或地圖，在進(jìn)行圖像配準(zhǔn)時(shí)，掃描形成一個(gè)位圖圖像和矢量數(shù)據(jù)，可以視為正交投影，基本上解決了簡(jiǎn)單的圖像配準(zhǔn)，并使用最小平方法方案，可以獲得滿(mǎn)意的結(jié)果，這種方法與多項(xiàng)式校正原理相同。

4.3圖像增強(qiáng)

圖像增強(qiáng)是指提高或突出圖像中的某些信息，削弱或消除一些不需要的信息技術(shù)。它對(duì)遙感數(shù)字圖像是有意義的。圖像增強(qiáng)方法和光學(xué)增強(qiáng)方法是常用的增強(qiáng)方法。根據(jù)圖像處理的效果，可分為圖像對(duì)比度增強(qiáng)、圖像平滑、圖像銳化處理和圖像處理的顏色，等等。

4.4圖像的編輯

本模塊還接合生產(chǎn)實(shí)際，研究了兩種智能化算法：一是自動(dòng)內(nèi)插等高線，二是自動(dòng)生成街道緩沖區(qū)。這兩種方法極大地提高了該部分的編輯速度，提高了在圖形編輯過(guò)程中的作業(yè)效率。

結(jié)語(yǔ)

無(wú)人機(jī)低空攝影相對(duì)于傳統(tǒng)航空攝影來(lái)說(shuō)，優(yōu)勢(shì)頗多。比如，無(wú)人機(jī)具有機(jī)身重量較小、有效滯空時(shí)間長(zhǎng)、能對(duì)檢測(cè)對(duì)象提供實(shí)時(shí)遙感的特點(diǎn)、飛行高度、速度改變靈活、相機(jī)分辨率高、航拍成本低廉等特點(diǎn)，無(wú)人機(jī)作為遙感數(shù)據(jù)獲取源，應(yīng)用日益廣泛，已經(jīng)越來(lái)越成為主要的獲取途徑。無(wú)人機(jī)航拍，能滿(mǎn)足局部范圍內(nèi)地理、環(huán)境數(shù)據(jù)采集，可有效完善中國(guó)低空航空遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，提高地理空間數(shù)據(jù)采集、處理和分析能力，也起到一定的作用，推動(dòng)高分辨率遙感數(shù)據(jù)普及，，減少了國(guó)家不同的相關(guān)領(lǐng)域過(guò)度依賴(lài)外國(guó)高分辨率遙感數(shù)據(jù)的現(xiàn)狀。

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