低空無人機遙感測繪技術(shù)及其質(zhì)量控制探析

包正洪 黃尚權(quán)

昆明麥普測繪科技有限公司

1 無人機遙感測繪的應用及特點

1.1 無人機遙感測繪的應用領(lǐng)域

雖然低空無人機在實際應用領(lǐng)域的投入時間尚短，但是已經(jīng)形成了較為完善的技術(shù)研究體系。其用于遙感領(lǐng)域可以對航空遙感監(jiān)測系統(tǒng)進行補充，有效拓寬其實際應用領(lǐng)域的范疇。相比于傳統(tǒng)的飛機航測技術(shù)，能夠較快的獲得高分辨率影像，完成遙感測繪任務(wù)。在信息化技術(shù)的快速發(fā)展下，目前遙感測繪技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)的結(jié)合，使其功能性能得到進一步突破。低空無人機測繪技術(shù)實現(xiàn)了傳統(tǒng)技術(shù)在大面積測量中只能得到1：5000-1：25000 比例尺的技術(shù)性突破，可以得到1：500-1：2000 的高清測繪影像，如圖1 所示。而且低空無人機也不會受到大型飛機航測過程中氣候條件、地理條件等方面的影響。從國際上的應用情況來看，“全球鷹”搭載SAR 系統(tǒng)進行遙感測繪，也有搭載精度更高的POS 系統(tǒng)。但是POS 系統(tǒng)無人機造價較高，目前國內(nèi)應用較少。

圖1 低空無人機1：500 航攝圖

1.2 無人機遙感測繪的應用特點

（1）機動靈活，任務(wù)完成效率高，低空無人機在執(zhí)行任務(wù)的過程中，不需要人工駕駛，受外界環(huán)境因素的制約較小。特別適用于突發(fā)性應急事件的任務(wù)執(zhí)行。低空無人機可以在短時間內(nèi)完成高清晰圖像的采集工作，比如發(fā)生山地滑坡、地震災害等，其他遙感測繪技術(shù)難以實施，低空無人機則不會受到影響，可以隨時完成設(shè)備的起降和航測工作；（2）分辨率高，在低空領(lǐng)域作業(yè)。高分辨率已經(jīng)成為低空無人機的主要特點，也正因為具備這一特點，使其能夠勝任區(qū)域測繪和目標定位等工作任務(wù)。而且由于在低空飛行，不會受云層遮蔽，能夠從多角度進行拍攝。其飛行高度一般在50-100m 左右，測繪精度可控制在0.1-0.5m 左右；（3）數(shù)字化分析處理。低空無人機配置有實時通訊系統(tǒng)，與地面操控中心連接，可在任務(wù)執(zhí)行過程中實時發(fā)送圖像數(shù)據(jù)，并由計算機系統(tǒng)完成相關(guān)分析工作，數(shù)據(jù)利用效率較高。

2 無人機遙感測繪的質(zhì)量控制措施

2.1 航線規(guī)劃質(zhì)量控制

在無人機使用過程中，首先要對其系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及功能充分了解，并做好相應的技術(shù)質(zhì)量控制工作。低空無人機的煙感測繪系統(tǒng)主要由全數(shù)字測量系統(tǒng)、遙感信息處理系統(tǒng)和遙感相片處理系統(tǒng)等部分組成。分別負責對航測圖像的采集、處理、傳輸?shù)裙ぷ?。其中，全?shù)字測量系統(tǒng)包含三維鼠標、手輪絞盤等，具有高程模型編輯、數(shù)字地形圖測繪、數(shù)字影像圖鑲嵌等功能。低空無人機組成結(jié)構(gòu)如圖2 所示。在低空無人機的使用過程中，首先要做好航線規(guī)劃工作，從而確保測繪任務(wù)的順利進行。在路線規(guī)劃過程中，需要根據(jù)測繪任務(wù)中的目標地點及具體要求，規(guī)劃出最佳的任務(wù)路線，這對實際測繪精度以及測繪成本等都有影響。在具體的路線規(guī)劃過程中，首先要確定無人機航線走向，并判斷目標區(qū)域內(nèi)是否有水源、沼澤等對無人機飛行安全有威脅的區(qū)域?？蛇x擇攝影基面，判斷飛行高度是否合理，最大化的減小測繪誤差，提升圖像精度。

圖2 低空無人機組成結(jié)構(gòu)

2.2 航攝質(zhì)量控制

低空無人機需要隨時對航攝質(zhì)量進行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時分析原因，并對其飛行路線或拍攝角度等進行調(diào)整，確保航攝質(zhì)量能夠符合任務(wù)要求。在航攝質(zhì)量的檢查過程中，需要重點檢查低空無人機的飛行質(zhì)量及影像質(zhì)量，需要對已拍攝區(qū)域進行重新測繪。否則局部區(qū)域航攝質(zhì)量出現(xiàn)問題，會因測量誤差，對整個測繪任務(wù)的質(zhì)量水平產(chǎn)生影響。影響低空無人機航攝質(zhì)量的因素主要包括拍攝范圍、拍攝角度、無人機航行高度和像片重疊度等。在進行檢查和調(diào)整時，也需要判斷這些指標是否符合標準要求。如果航攝得到的影像數(shù)據(jù)存在模糊、大面積反光、錯誤等問題，則必須要對該區(qū)域進行重新測繪。只有在無人機影像資料中的分辨率、清晰度、色調(diào)和層次等指標全部滿足標準要求時，才能保證其航攝質(zhì)量，避免對后續(xù)的分析和應用產(chǎn)生干擾。因此，航攝質(zhì)量控制也是無人機遙感測繪質(zhì)量控制中的重點工作，必須全面檢查各項技術(shù)指標。

2.3 像控點質(zhì)量控制

除了在常規(guī)測繪項目中應用較多，無人機測繪在應急救援中也有重要應用。在此類任務(wù)中，由于測繪區(qū)域呈不規(guī)則分布，應該對像片控制網(wǎng)進行合理布置，結(jié)合目標區(qū)域的特點，確保兩者距離在無人機性能指標范圍內(nèi)。一般情況下，像片控制網(wǎng)質(zhì)量控制可以從以下三個方面著手，一是對布網(wǎng)進行控制，二是合理選擇像控點，三是做好像控點采集工作。在布網(wǎng)過程中，要審核控制網(wǎng)的布設(shè)是否合理，通過與航線區(qū)域進行部隊，確保所有像控點能夠覆蓋目標區(qū)域，并與測繪地形有較高的契合度。像控點一般要選取標志性物體，保證刺點清晰，并與實際標志物位置相符。

2.4 模型及測圖質(zhì)量控制

模型創(chuàng)建是低空無人機遙感測繪信息處理的關(guān)鍵。在模型構(gòu)建工程中，要完成影像列表、連接點布局和提取、平差解算等工作，在模型創(chuàng)建后，還要與實際測繪圖像匹配，并生成核線影像等。除了飛行航攝任務(wù)外，模型的建立及運算，也會對測繪產(chǎn)品精度產(chǎn)生較大影響。在與數(shù)字化技術(shù)的融合過程中，大部分運算功能都是由系統(tǒng)自動完成的，需要充分熟悉軟件運行流程，合理設(shè)計各項參數(shù)。這對最終數(shù)字測繪產(chǎn)品的質(zhì)量和精度有直接影響，必須按照相關(guān)操作規(guī)范進行模型使用，做好測圖質(zhì)量控制工作。對立體測圖質(zhì)量的控制則主要包括以下幾點，一是判斷地形要素的選取及表征是否合理，二是確保地形要素空間坐標的準確性，三是嚴格控制相鄰模型間的三維接邊精度，四是確保地理信息屬性正確。通過做好以上幾方面的控制工作，可以有效提升測繪產(chǎn)品的質(zhì)量。

3 結(jié)束語

綜上所述，無人機遙感測繪是目前較為先進的測繪技術(shù)之一，具有多方面的應用優(yōu)勢。通過對其應用特點及技術(shù)質(zhì)量控制措施進行研究，可以最大化的發(fā)揮無人機遙感測繪的應用優(yōu)勢，高質(zhì)量、高效率的完成相關(guān)測繪任務(wù)。

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