无人机在城市测量中的运用
无人机测绘测量系统作为现代化测量装备体系的重要组成部分，在城市测量服务中起着重要的作用。推广应用无人机测绘测量技术，既能够有效的增强测绘测量成果，又能够有效地促进数字化城市建设的步伐，同时还能有效的提高社会管理效能。本文就无人机在城市测量中的运用进行探讨，以供大家参考。
无人机是小型轻型遥控飞行器，在机器上搭载高分辨率的摄影专用镜头，通过遥控和GPS导向等方法以一定的速度和线路进行摄影记录的飞行器。无人机的飞行高度一般为地面200-300m，其数据主要记录方式为光栅影像，在飞行结束后可以利用专用的处理软件输出含有位置信息的栅格图像，在城市测量领域有着广泛的运用，是一种新型的高科技的测量系统。
由小型无人机遥感平台所构建的城市测量系统的构成并不复杂，其主要包含以下几部分：小型无人机飞行平台以及飞行控制系统、影像获取设备、通信及遥控设备，还包括地面信息接收与处理设备。小型无人机平台摄影测量系统中的飞行控制系统主要有以下几项：保证飞行姿态平稳的垂直陀螺;GPS接收天线和微处理器。就地面配套设备而言，它主要包括数据接收终端以及地面高清影像的数据处理终端和相关遥控设备。
在具体的作业中，垂直陀螺的作用不容小觑，它可以测量飞机的俯仰姿态角和翻滚姿态角，此外，将垂直陀螺和微处理技术结合在一起，对于飞机在自主飞行过程中保持近乎“水平”状态非常重要。机载通信设备也非常重要，它可以将摄像头获取的实时影像以及GPS 位置数据等有效传回，从而保证了地面控制中心对飞机飞行、拍摄等情况的有效监控，使航向和飞行姿态得到及时纠正。
无人机在空中进行飞行的时间一般是在一个小时左右，因此特别是在较大面积航摄时，航带规划显得尤其重要。这种情况下可以在无人机起降的位置设计两个飞行架次，在测量区域内规划好适当的飞行航带。当一架无人机完成了坐标上的前一部分航带飞行后，返回进行补给;另一架再将剩下的飞行航带完成，这样就可以获得整个测量区域的影像数据。两个架次的飞行时间一般在1.5h内完成。
当无人机在空中飞行时，需要在测量区内建立控制网。控制网建立时根据测量区域大小，布设适当密度的GPS控制点，点位分布均匀，根据实际需求采用适当的坐标系;在各控制点上获取准确的坐标位置，用于后期像控处理。
在采用无人机航空摄影测量技术进行拍摄时，其拍摄出来的影像数据和测量精度都是必须具有可靠性，拍摄时一般采用野外布置像控点的方式。对于控制点的选择，必须是要使得影像清晰，能够比较容易判断的立体测量方位。且在进行布置外控点时，要注意均匀性，这样才能够保证拍摄到的影像各处畸变均较小且没有瑕疵。
目前阶段，无人机的测量平台尚未形成完善的作业规范，在很多方面还有提升的空间。目前航测规范的制定依据主要来自测绘单位当下的技术条件等。就无人机而言，其是一种低空对地观测平台，最适宜的航拍高度应为1000m以下，且它所采用的高分辨率的数码相机成像设备相比传统的航空摄影测量，也存在很大的不同。在这种情况下，使得现有的摄影测量规范的应用具备相当的难度。
从传统的航测作业准则来看，以下几点参考指标需要相关操作人员明确：飞行速度应保持在50～100km/h 以内;为免受到湍流阻碍，发动机不要在飞机前进方向的前部;一定要确保发动机故障时，飞机能够安全滑翔降落，相对于地面的飞行高度变化应在 5%以下;对于相邻摄站飞行高度的变化也有一定标准，以不超过5%为宜; 航摄平台在作业过程中也应引起重视，以水平误差小于3°为宜;测量飞行速度的误差要尽可能精确，以小于5%为宜;偏离航线的绝对误差也有一定标准，其一定要小于相片旁向覆盖度;由于发动机所引发的相机谐振，振幅的偏摆角在曝光时间内应低于8.6″。
外业飞行的工作完成后进行影像的优化选择，结合GPS导航数据与快速排片的软件处理影像，对模糊不清的影像予以排除并确认是否有漏拍现象发生。为了消除相机透镜的畸变缺陷的影像，根据事先得出的检校参数预处理无人机取得的原始影像数据。此举是为了确保能自动提取连接点并保证对控制点量测的准确程度。进行平差后，所获得的数据即为测区影像的空间坐标与姿态信息。之后用摄影测量的专用软件进行立体测图，由此能得到所测地区的大比例尺地形图。之后进行自动的地形提取以得到DSM。最后利用GIS软件做出测绘地区的三维地表模型。
另外，内业可利用专用的影像数据处理软件进行合成和重叠处理，同时也可将外业测量的控制点输入到系统对应像控点，生成DEM、DOM等，然后进行空三加密处理，最后生成带坐标信息的TIF图片，在影片信息上进行手工地物的勾绘，和外业调绘，同时利用DEM数据进行地貌处理。
无人机低空摄影测量系统在大比例尺地形图中的应用，主要包括野外像控点测设、数字测图、内业空三加密、获取测区影像数据等几个重要的步骤，其中内业空三加密，主要是对精确匹配之后确定在相对定向中使用的影像坐标文件、加密后的影像、记录影像大地坐标、相机文件、空三精度报告、空三平差的定向点影像坐标文件、DEM数据、照片外方位元素等相关数据进行输出，这些信息数据在经过空三加密处理之后形成的影像，能够将其直接导入SSK中，进行数字测图。
1.采用无人机进行航空摄影，与传统的测绘航空摄影相同，在条件许可的情况下，尽可能选择晴朗、能见度高的天气进行航空摄影，这样能够获得色彩、地面信息丰富的影像，同时，能见度好的天气，地面雾霾影响较小，影像曝光时光线的折射、散射现象较少，可以大幅度提高成图的精度。
2.无人机航空摄影获取的航空影像幅面较小，采用原有的空三软件进行平差解算，在多个测区处理过程中，均会发生不同程度的错误，加密测区的选构尤为重要，目前使用较多的PATB平差软件，对此类小幅面数码影像的剔错能力远远小于23*23幅面。
3.无人机作为飞行平台，在执行航空测量任务时，容易受气流变化和风力的影响，可采用了二维姿态稳定平台，在小范围短时间内，受风力和风向的变化影响不大，容易通过姿态稳定平台的纠正获得理想的姿态角度。
总之，无人机技术在推动测量测绘科技不断创新以及提升城市测量测绘服务能力方面起着重要作用，还能够促进相关部门对所需的地理信息进行及时的掌握，帮助国民经济实现社会信息化，从而促进社会经济的迅速发展。
文/《大陆桥视野》, 陈钟鸿，2016(10)
整理：陈柳林
审核：高冲
更多阅读
---------------- 推 广 ---------------