从航空摄影测量技术发展看无人机航摄系统技术-精选文档

从航空摄影测量技术发展看无人机航摄系统技术

摄影测量指的是通过影像研究信息的获取、处理、提取和成果表达的一门信息科学。传统摄影测量学定义：是利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科。其主要内容是：利用摄影像片上的影像信息来测定地面上各点的位置和绘制地形图。无人机航摄系统是传统航空摄影测量手段的有力补充，具有灵活机动、高效快速、精细准确、作业成本低等特点，在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取方面具有明显优势，可广泛应用于国土资源利用与管理、新农村建设和应急救灾等方面的测绘保障服务。

1、摄影测量的分类

摄影测量学的分类根据摄影时摄影机所处的位置的不同，摄影测量学可分为地面摄影测量、航空摄影测量和航天摄影测量。根据应用领域的不同，摄影测量学又可分为地形摄影测量与非地形摄影测量两大类。根据技术处理手段的不同（也是历史阶段的不同），摄影测量学又可分为模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量。

2、航空摄影测量的特点

在影像上进行量测和解译，主要工作在室内进行，无需接触物体本身，因而很少受气候、地理等条件的限制；所摄影像是客观物体或目标的真实反映，信息丰富、形象直观，人们可以从中

获得所研究物体的大量几何信息和物理信息；可以拍摄动态物体的瞬间影像，完成常规方法难以实现的测量工作；适用于大范围地形测绘，成图快、效率高；摄影的影像具有很好的时相性：产品形式多样，可以生产数字线划图（DLG）、数字高程模型(DEM)、数字正射影像(DOM)等。

3、航空摄影测量现在的状况

航空摄影测量发展到今天，已经进入了它的第三个阶段——数字摄影测量阶段。它对整个摄影测量的教学、科研、生产都产生了极其深远的影响。而且，它的影响远远不能认为仅仅是一种技术的发展、一个生产设备的改进以及生产效率的提高。事实上，数字摄影测量的许多概念，以及它在整个地理信息产业的影响，都远远超过模拟摄影测量到解析摄影测量的变革。因此，我们不仅仅要探讨技术方面的发展，更重要的是需要思考它对我们产生的影响、地理信息产业发展的规划以及我们所采用的决策。

航空摄影测量本身而言，从测绘的角度上来看数字摄影测量还是利用影像来进行测绘的科学与技术；而从信息科学和计算机视觉科学的角度来看，它是利用影像来重建三维表面模型的科学与技术，也就是在“室内”重建地形的三维表面模型，然后在模型上进行测绘。因此，从本质上来说，它与原来的摄影测量没有区别。因而，在数字摄影测量系统中，整个的生产流程与作业方式，与传统的摄影测量差别似乎不大。但是它给传统的摄影测量带来了重大的变革。

4、无人机航摄系统

4.1、安徽省测绘局根据国家局通知精神，对安徽省第一测绘院和安徽省第四测绘院于2010年装备了固定翼轻型无人飞机航摄系统（UR30型无人机飞控系统是一个高性能低价格的无人机控制系统，包含：机载飞控、地面站、通讯设备等），使安徽测绘应急保障能力迈上了新的台阶，将大大提高全省测绘成果的现势性，进一步提升测绘应急能力和保障水平，为国土资源利用与管理、土地动态监测服务、为国土资源管理提供及时有力地技术保障。

利用无人机进行航空摄影的基本要求（我们已经完成的金寨县1:2000地形图无人机航空摄影为例）：

（1）、采用2000万像素以上框幅式数码相机和无人机作为飞行平台进行航空摄影。

（2）、相对航高700～800米，数码相机镜头焦距35mm和24mm，影像分辨率0.126～0.145米和0.187米。

（3）、无人机抗风能力应大于4级，续航时间大于1.5小时。

（4）、本测区多为山地，因此摄影时间应选择在中午12点前后各一小时内进行航摄。

（5）、航向重叠宜为60%～80%，最小不应小于53%，旁向重叠宜为15%～60%，最小不应小于8%。

（6）、像片倾角最大不应大于5°，最大不超过12°，出

现超过8°的片数不多于总数的10%。旋偏角一般不大于15°，个别最大的不得大于30°，在同一条航线上旋偏角超过20°的像片数不应超过3片，旋偏角超过15°的像片数不得超过分区像片总数的10%。

（7）、航摄底片应影像清晰，框标齐全，局部有云影、划痕等应不影响模型连接和测图。

（8）、全区摄影时航向超出测区范围二条基线。

（9）、如出现绝对漏洞以及影响测图的云影应进行补摄。

（10）、航摄像片索引图上航线两端分别注记航摄日期、摄区代号、起止片号、总片数。

4.2、实地踏勘

工作人员需对摄区或摄区周围进行实地踏勘，采集地形地貌、地表植被以及周边的重要设施、城镇布局、道路交通、人口密度等信息，为起降场地的选取、航线规划、应急、预案制定等提供资料。

4.3、场地选取

根据无人机的起降方式，寻找并选取适合的起降场地，起降场地应满足以下要求：

远离军用机场和商业机场在10千米以上；

起降场地相对平坦、通视良好；

远离人口密集区，半径200米范围内不能有高压线、高大建筑、危险设施等；

起降场地地面应无明显凸起的岩石块、土坎、树桩，也无水塘、大沟渠等；

附近应无雷达站、微波中继、无线通讯等干扰源，在不能确定的情况下，应测试信号的频率和强度，如对系统设备有干扰，须改变起降场。

5、无人机航摄系统示范应用情况

5.1、本省的示范应用

我们积极利用无人机在大比例尺地形图测图方面做了有益

的探索和实践。在安徽省泾县县城先后利用无人机和大飞机对地面进行航摄，然后利用地面像控点分别制作正射影像图，利用无人机制作的影像图分辨率明显高于大飞机摄影的影像图，图面清晰。对大飞机获取的航片利用数字摄影测量系统实测了地形图，然后套合无人机制作的影像图，套合精度很高，对比试验的结果，无人机制作的影像图符合要求。安徽还积极尝试利用无人机开展地形图测量工作，先后对寿县工业园拓展区（40平方公里）、濉溪县宋疃镇（40平方公里）、祁门县城（45平方公里）、金寨县古碑镇、吴家店镇、桃岭乡各10平方公里进行无人机航摄，分别开展1:1000、1:2000比例尺测图。对部分区域地图进行了精度外业检测，平面和高程都符合相应比例尺地形图精度要求。通过这些实践我们体会到无人飞机航摄系统是传统航空摄影测

量手段的有力补充, 具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业成本低、适用范围广等特点, 采用无人机系统, 可超低空云下作

业, 对天气的依赖非常小, 不需要专用机场, 获取地面影像的速度快。

5.2、无人机航摄系统在全国的应用

无人机航摄系统已经广泛地运用到抗震救灾应急测绘保障服务，以及国土资源利用等领域。在汶川地震应急测绘保障服务及灾后重建、贵州国土资源遥感监测、四川石油输气管理、浙江新农村建设和小城镇建设、西藏雪域高原县城测图等项目中得到成功应用。尤其是在汶川大地震抗震救灾中，无人机体积小巧，机动灵活，不需专用跑道起降，受天气和空域管制的影响较小，通过地面遥控快速采集影像，主要用于局部监测，反映地质灾害情况。卫星遥感、数字航空摄影、无人机航摄三者在灾情监测中互为补充，各自发挥所长，为领导迅速了解灾情、科学指挥救灾及灾后重建规划提供了重要依据。在国土资源遥感监测中，利用无人机获取的影像清晰度、分辨率都较高，可及时发现和查处土地违法行为，为国土资源管理提供了一种新的高科技手段。