基于无人机测绘项目探讨

摘要： 文章叙述了无人机航测的重要原理；介绍了无人机航测系统；陈述了无人机的作业标准与技术指标；细致剖析了无人机航测的总体流程图；详细分析了空三加密、DEM匹配、DOM纠正及分幅等航测数据处理；最后文章分析了航测数据的精度，在现阶段具有一定的理论与实际意义。

关键词：无人机，航测，测绘

中图分类号：V279+.2 文献标识码：A 文章编号：

前 言

传统的航空航天摄影测量技术已经非常成熟，在国家基本比例尺地形图测绘中发挥着独一无二的作用；但在面对小区域、大比例尺成图任务时，双双陷入无能为力的尴尬局面。究其原因，传统航空摄影测量虽然可以满足大比例尺成图的精度要求，却无法满足小区域的成本核算，而传统的航天摄影测量则刚好相反，高分辨率商业卫星虽然在小区域的成本核算上可以被接受，但只能满足成图比例尺小于1：5000的精度要求[1]。

航空摄影测量技术作为空间信息技术体系的两大分支之一，无人机航空摄影测量系统具有运行成本低、执行任务灵活性高等优点正逐渐成为航空摄影测量系统的有益补充，是空间数据获得的重要工具之一。

1 无人机航测原理

航测原理

无人机低空摄影测量系统所采用的无人机是按照国际上通用标准设计，并且其研制的目的主要是作为遥感平台。在进行航空立体成像时，飞机携带相机沿飞行线（或条带）获取垂直航空像片。由于实际应用中多选用航空像片的立体像对。

因而成功的飞行，航向重叠应为55%-65%，至少50%，一般为60%，旁向重叠大致30%。像片重叠意味着在相隔一定距离的不同位置拍摄同一目标。存在视差可以构成立体像对，并可进一步获得立体模型。然后通过内业的数字测图软件

可以制作高精度的各种地形图、DEM以及DOM等。

1.2 航测系统

国内航测技术发展较快，航测系统操作系统也较多较复杂，一般有MapMatrix系统、高分辨率遥感影像一体化测图系统PixelGrid以及Y amaha RMAX和Canon EOS一1 Ds MarkII数字单反相机集成的低空无人直升机数字摄影系统。

航测系统是基于航空，卫星遥感，外业等数据进行多源空间信息综合处理的平台。它不但为基础数据生产，处理和加工提供了一系列集成的工具，而且还采用了统一的数据管理接口将处理的数据有效的管理起来，为后期数据增值和共享提供基础。

（一）.航测系统特征

 （1）.精心设计的人机交互界面，方便易用；

 （2）.分布式作业设计，适合海量数据批处理作业；

 （3）.采、编、入库一体化的全数字化解决平台；

 （4）.强大兼容性直接支持多源数据处理；

 （5）.实现跨平台可定制的高效数据处理；

 （6）.具有先进的系统结构和强大的内核；

 （7）.基于数据库的备份，恢复机制，安全性/可靠性好；

 （8）.强大的坐标系转换功能。

（二）.航测系统功能

航测系统主要功能如下：

（1）.全/半自动影像内定向，相对定向和绝对定向功能；

（2）.快捷的控制点预测和编辑功能；

（3）.高效的影像匹配、影像纠正功能；

（5）.灵活的数字正射影像（DOM）生成和修复功能；

（6）.简单易用的影像匀光匀色功能；

（7）.支持数据定制及dxf、dgn、txt等流行格式的数据；

（8）.支持可视化的符号库生成和编辑；

（9）.强大的矢量采集和编辑功能；

（10）.强大的数据库管理功能；

（11）.支持坐标系转换。

2 作业标准与技术指标

2.1 作业标准

(1) CH/Z 3005 低空数字航空摄影规范；

(2) CH/Z 3001 无人机航摄安全作业基本要求；

(3) CH/Z 3002 无人机航摄系统技术要求；

(4) CH/T 8021 数字航摄仪检定规程。

2.2 技术指标

无人机航片色彩均衡一致，影像明亮度饱和、对比度，像对之间几何无缝接边、自然，航向、旁向重叠度满足要求。图幅之间的几何接边、灰度接边要基本保持一致，数据格式满足要求[2]。

（1）所获取影像为真彩色数字影像；

（2）按20cm 地面分辨率进行技术设计；

（3）航线按图廓中心线敷设；

（4）航片倾角不大于5°最大不超过12°，数码相机旋偏角不大于15°。

3 航测总体流程图

航测的总体流程图如下图1所示：

图1 航测总体流程图

4 航测数据处理

本文航测数据处理主要以PixelGrid系统为基础处理。

4.1 空三加密

（1）自动内定向

如果加密的计算机的CPU内核存在4个以上，则可以先生成金字塔影像及索引影像。点击“区域网平差操作”菜单下的“影像自动内定向”菜单，系统自动对所有影像进行自动内定向。

手工设定好四个框标点的大概位置后，检查四个点位是否准确，如果点位位置不正确，则可以通过“手工量测”工具，在不正确的点位手工指定，在通过“左移”、“右移”、“上移”、“下移”四个按钮微调该点位，把其误差即MX与MY误差小于其设定的内定向限差范围内后，再点击“保存当前量测结果并退出”，系统开始自定内定向，修改其点位误差，直到其误差满足要求为止。

（2）自动相对定向及修改

选择“区域网平差操作”菜单下的“自动相对定向（单机多核模式）”菜单，工程内之前做过部分的相对定向成果，如果选择不保留则点击“覆盖原有自动相对定向成果”，再点击“全自动相对定向”按钮，进行单机多核相对定向处理；反之则可以直接点击“全自动相对定向”按钮，进行单机多核相对定向处理。

对自动相对定位失败的像对需要进行人工干预，手工为其添加一个定位点，选择相对定位失败的模型，在右侧点号列表区右键—“按残差排序”，然后选中上下视差绝对值大于相机像素尺寸的（如0.0047），点击右键选择删除功能即可删除，删除完成后，再点击“相对定向处理”菜单下的“相对定向”菜单，重新计算所有相对定向点的误差，并检查所有相对定向点的误差，如果误差还有大的则，需再次删除，计算，直到误差结果满足要求为止。

（3）航带初始点提取

在进行航带初始点提取前，必须先做影像自动内定向，在“区域网平差操作菜”单下选择“影像自动内定向”菜单，系统自动对影像进行内定向处理。（所有航空影像必须都要有内定向结果文件）。

（4）全自动航带间转点及数据整理

确定航带间初始偏移量后，便可以做【全自动航带间转点及数据整理】操作。 点击【区域网平差操作】菜单下的【全自动航带间转点及数据整理】菜单，选择【是否从上次出错断点开始运行自动相对定向及模型连接】选项，系统自动开始航带间转点，如果不选择则系统自动重新处理（重新从相对定向开始，然后到模型连接、最后才进行航带间转点）。

（5）自由网平差

进入连接点编辑及量测窗口，按下连接点编辑及量测工具栏中的粗差剔除工具、自由网平差工具，再点击平差工具，进行自由网平差。

（6）控制点提取及区域网平差

自由网平差合格后，再在“连接点编辑及量测”窗口中添加控制点，添加方法同连接点方式一样，只是输入点号需同相应的控制点点名一致，先在测区四角添加4个控制点后，点击连接点编辑及量测工具栏中工具，再点击平差工具，设置好空三参数，设置完成后，点击“确定”按钮进行平差解算，即可进行控制点提取。