摘要:空中摄影测量是一种以计算机为平台的数字化影像处理软件，它具有高精度、自动化的特点，可以实现对地籍信息的实时获取和动态显示，是空间数据采集的重要手段。无人机航空摄影测量系统的应用，能够解决地形图的测量与定位的难题，提高了实景拍摄的效率，节省大量的人力物力。同时，无人机航测的应用，还能有效的节约成本，降低风险，促进产业化的发展。
关键词:无人机航空摄影地图测绘
引言:随着社会经济的发展，城市化进程的加快，城市建设的规模也越来越大，对土地资源的需求量也不断增加，而在有限的土地上进行测绘作业是非常困难的，因此，如何快速的定位、高精度的绘制出地形图，是目前测绘行业的一个重要课题。传统的地形图中，一般都是需要用尺子来测量，这样不仅浪费时间，还容易发生误差，而且很难对三维空间有准确的认识。无人机航测技术的出现，解决了这一问题，使其在地形图中可以得到更高的精确度。
一、无人机航空摄影测量技术概述
无人机是一个高度集多台传感器或微型计算机为一身的高科技飞机，它可以搭载多种设备，如遥感系统、遥控遥测、数据采集与处理等，其用途非常广泛，在民用领域和商业发展中都有十分重要的应用。随着电子技术的不断进步，无人机的功能也在逐渐的完善，现在的无人机主要分为三大种类:无人驾驶的小型飞行器，空中作业的直升机，以及野外生存的探测装备。其中，飞行的距离可达到几千米，并且具有全天候工作的能力，其重量可高达几千克至数百克，甚至是数公斤，适用于森林，自然保护区，牧场等。相对于其他类型的航空，无人机的造价较低，而且操作简单，能够进行实时的测绘，因此，被人们称为“绿色航拍”。由于航拍的精度高，且不受天气的影响，所以，近年来，无人机的数量迅速增长，已经成为了当今世界上使用最普遍的一种新型的航空拍摄方式。
二、无人机航空摄影测量技术的特点
(1)高效率。在进行航空摄影测量前，要先对场地的地形地貌、建筑物以及树木等情况做详细的调查，根据地形的变化，合理的选择合适的测绘设备，使其能够快速的完成相应的作业任务。同时，还要对无人机的高度和姿态的控制网做好设计，保证无人机的稳定飞行。(2)高可靠性。由于无人机的特殊性，在测绘过程中，需要使用专业的测绘仪器，所以，为了确保数据的准确，必须采用高质量的测绘器材，这就要求工作人员的工作态度要端正，不能出现错误。此外，还应注意的是，在测量时，尽量不要与其他的物体发生接触，以免造成不必要的损失。另外，还应考虑到不同的天气条件，使其能达到标准的精度，从而提高了测图的准确性。(3)易获取信息。随着现代信息技术的发展，人们已经可以通过计算机来处理大量的图像，因此，为方便用户的浏览，提供了一个很好的平台。
2.1数据分辨率高
无人机低空作业的特点是不需要进行测距的远距离操作，所以在测量的时候，可以通过对无人机的高度和角度的调整，来提高测量精度。在空中飞行的过程中，由于受到天气、地形等多种因素的影响，可能会出现一些误差，这些误差的大小与飞机的型号有关，例如:起飞的距离，巡航的速度，着陆的位置，以及地面的起伏程度，这都会导致了最终的影像的分辨率不同。因此，在利用高程摄影测量技术获取空间信息的同时，还能够保证高程的准确度。无人机的分辨率越高，则其应用的范围也就越大，所需的成本也就越高。比如说，如果无人机的分辨率比较高的话，那么相对于使用传统的航拍方式，运用无人机航拍的时间段，所需的费用要比常规的航拍系统的花费的金额要少的多。另外，对于像小型的机场，其起降的设备的选择，往往都是采用大型的机场，而民用的机场一般都是高空的，这也使得其应用的难度大大的增加。
2.2数据获取率高
无人机低空作业的特点决定了其在地形图测绘中的应用具有一定的局限性，主要表现在:其一，数据获取的精度较低，由于空中三角测量技术的限制，其只能通过RTK来进行数据的采集，但是无人机的飞行速度一般都比较快，这就导致了在对地形图中的三维空间的建模时，很难用常规的航拍设备来完成，因此，在对地形图中的高程的提取时，需要使用专用的航空摄影测量相机，这样才能保证得到的结果的精确性。其二，影像质量的控制难以实现，因为无人机的起飞和降落都是依靠地面的起伏变化而形成的，当飞机的运行过程中，可能会遇到一些不可控的因素，这些因素都会影响到图像的真实度，为了能够确保后续的处理，必须要采用专业的软件，从而提高工作效率。其三，数据的获取难度较大，目前，大部分的无人机都是利用GPS的功能，所以，对于遥感的距离的确定，通常都是根据航模的不同，选择合适的地理信息平台，进而可以获得更加精准的测量成果。
2.3反应速度快
飞机的飞行速度取决于机翼、机身、螺旋桨和风向标的物的重量，以及空气动力载荷的大小。而飞机的起飞阶段，由于受到气流的影响，会出现一定程度的偏差，因此，在空中的速度是不可能恒定的。另外，随着风的变化，飞行器的姿态也会发生相应的改变，这就需要对其进行快速准确的反映。在传统的光航测技术中，光学系统的反应速度慢，一般是1/4，即由机载光纤放大器发出的信号，经过滤波处理后的数据才能被机载网络接收。然而，从影像解算的角度来看，这种方法的精度很低，并且容易受光源强度的限制。但是，如果使用了先进的光敏探测器，则可以提高系统的效率，而且也不会受光照条件的制约。目前，世界上已经有很多国家建立了遥感卫星，并将其用于地面实时监控，从而实现了遥感的自动化。近年来，无人机低空动态监测已成为一个热点问题。
2.4社会经济效益好
无人机低空作业的特点是不影响大气环境，可以在空中飞行，不受天气的干扰，而且无人机的起飞和降落都在可视的范围内，不受地面建筑物的限制，所以不用担心会发生什么事故，不会因为天气的变化而导致飞机的损坏，也减少了人员伤亡。无人机的经济效益是非常明显的，主要表现在以下几个方面:第一，成本低。无人机的价格一般是由国家的财政补贴的，并且每一台无人机的造价都不高，因此，每一个客户都是可承受的;第二，效率高。由于航模的体积小，重量轻，使用寿命长，因而，其生产的时间周期也比较短;第三，全天候工作。相对于传统的航拍，无人机的航程更短，同时，对于长时间停留的旅客来说，这样的体验会更加的有吸引力。第四，不受地理条件的约束。相比起其他的飞行器，天空的距离只有几千米，且能见度较好，这就使得人们能够更容易的到达目的地，这就提高了航空的时效性。
三、无人机航空摄影测量在地形图测绘中的具体应用
无人机低空作业是一个非常复杂的过程，其在空中的速度和精度要求很高，所以需要通过高端的设备来完成对地形的测量工作。在进行无人机航空摄影测量的时候，首先要利用遥感技术，将无人机的图像输入到计算机中，再使用CCD相机对其影像数据进行处理，得到地形图的位置信息，这样就可以实现对地形的三维测绘。由于无人机的特殊性，使得地面控制点的布设难度比较大，因此，为了能够保证测区的面积不被影响，一般都会选择在测区的中心设置一点点，然后再将这些点作为基准，用CCD相机来生成平差的结果。根据平差的原理，我们知道像的两个坐标轴的方向相同，那么相应的三个坐标系的角度也是一样的，从而计算出了像的方位。
3.1相片控制测量技术的应用
在进行航空摄影测量时，需要对地面点实施高程控制网的布设，利用高精度的RTK定点量测来保证高程的准确度。在空中的建筑物密集的地区，可以通过使用全站仪的方式来完成对这些区域的控制。全站仪的基本原理是:首先由测距器将点和边的坐标计算出来，然后根据已知的控制点的三维空间模型建立相应的坐标系，再将得到的平面的线和角平面上的像用数字的方法输入到计算机中，这样就能实现对物体的全方位的定位。全站仪的主要特点有:(1)全野外的测量是以地球为观测对象，不存在大气的干扰，并且能够精确地反映出被测物的位置、大小以及形状等。(2)在航空摄影测量的时候，我们只需把被摄物的数据录入到遥图软件的自动处理模块，就能快速、正确的得出所要的像。而且还具有自动化程度较高等优点。
3.2信息采集技术的应用
无人机低空作业的特点决定了其在地形图测绘中的应用主要是通过无人机的遥感系统进行实时的对影像的获取和处理，并利用数字化的技术实现对数据的分析和存储。遥感技术的应用可以解决传统的地形图测绘中的一些问题，如无法准确的获得地面点的位置、难以确定地物的边界等。无人机航空摄影测量的应用，使得测绘的精度得到了提高，同时也为国土资源的管理提供了有力的依据。在土地的管理工作中，使用无人机航测的方式，不仅仅能够保证测量的精准性，还能有效的节约成本。随着现代社会经济的快速发展，城市化进程的加快，城市的建设速度越来越快，这就要求我们要更加重视城市规划的科学性，而对于大型的建筑物的规划设计以及建筑的修建都需要考虑到周边的环境，因此，在进行工程的前期准备时，就应该充分的了解到周围的地理情况，并结合当地的实际状况，合理的安排施工的周期，确保所需的资金投入。
3.3空中三角测量技术的应用
三角测量主要是对无人机的航拍影像进行处理和精度评定，通过对航拍图像的分析，得到地面点的位置坐标，从而得出所需的三维空间数据。三角高程的获取是以无人机的飞行姿态为基准，根据无人机的高度，空中的方位角，空中的坡度等参数，利用GPS的定位功能，在空中的多个平台下，按照不同的要求，使用不同的高程控制网，来完成对地形图的测量工作。由于无人机的特殊性，其高差的变化会导致其与遥感技术的结合，使得其在一些地形图中可以作为重要的参考依据。
3.4补测操作技术的应用
在进行无人机航摄时，需要使用航拍仪和RTK仪器，在影像解译时，一般采用全站仪和机载遥感系统。(1)全站仪。全站仪的工作原理是利用多点坐标观测的方法，根据实测数据的特性，对实测图像中的点位实施测量，然后通过计算机软件计算出相应的控制点，从而得到地面高程。(2)机载遥感系统的组成:无人机的飞行平台、机载遥感器、相机等。这些设备的共同特点是:重量轻，体积小，功耗低，价格便宜。但是，它们的性能不是很好，不能满足像地测绘作业的需求。所以，它的成本也比较高。因此，它的应用受到限制。现在，主要是基于CCD的数字摄影测量技术。CCD的基本功能就是，可以实时地显示所拍摄的像的信息。而且，它的抗干扰能力强，不易受外界因素的影响。但也有一定的缺点，如:易受电磁波的扰乱，容易被曝光，无法获取有用的图片。
3.5立体采编测量
在进行无人机航拍作业时，需要对无人机的航拍图像的像素点的坐标数据进行计算，并将运算结果发送给地面控制计算机，实现对空中目标的三维空间建模。利用RTK技术的原理，将无人机的航高坐标系的高程传递给地物的测量工作。在实际的测绘过程中，由于地理条件的限制，无法准确的确定建筑物的位置，所以，采用全站仪的方式来完成无人机的测绘。使用全站仪的优点是:能够快速的定位、观测和绘制出建筑物的高度，并且可以保证精度。但是全站仪的成本比较昂贵，而且其体积比较大，不适用于中小型的测绘。
结束语:本文通过对无人机航空摄影测量的相关理论、技术方法进行了分析和研究，提出了适合于实测精度的测量方案，并设计了一套基于无人机航摄的实景摄影测量系统，能够保证在空中的建筑物、树木等可以用正常的拍摄方式来完成，从而达到高效率，高质量的目的。
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