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摘要：无人机航测技术是当前尖端的航空测量技术，具有广泛的应用，本文论述了无人机发展现状以及在地质环境治理、城市测绘之中的应用。
关键词：无人机航测；应用；探讨
中图分类号： X703 文献标识码： A
引言
无人机航测遥感技术是继卫星遥感、大飞机遥感之后发展起来的一项新型航空遥感技术，在应急测绘保障、国土资源监测、重大工程建设等方面得到广泛应用。它是一种不失机动灵活、可以实现快速响应又低成本、精度高的一种航测技术。但也存在影像航向重叠度和旁向重叠度不规则、像幅小像片数量多、影像的倾角过大且倾斜方向没有规律、航摄区域地形起伏大、高程变化显著，影像间的比例尺差异大、旋偏角大，影像有明显畸变等，这些情况都对现有航测技术提出了挑战。目前国内无人飞行器航测遥感技术在测绘行业有了很大的推广应用，但大都是生产制作DOM及DEM，对于大比例尺DLG的生产只是进行过小面积实验，很少进行实际的生产应用。从生产案例出发，以目前最先进的航测技术为主线，对生产过程中无人机航测与大飞机航测的不同、无人机航测的一些特殊问题进行了分析探讨和解决。
1、无人机低空摄影测量的发展现状
随着无人机低空摄影测量技术的成熟和经济建设的需要，无人机测绘已经逐渐渗透到多个领域。美国航空航天局也将多种无人机应用于森林火灾监测、精确农业、海洋遥感等研究项目。澳大利亚也利用全球鹰搭载成像SAＲ进行海洋监测研究。在可见光遥感方面，国外的无人机低空摄影测量通常加载高精度的POS，自动化程度高，大大减少了地面控制的数量，但是造价昂贵，国内的无人机航测尚无加载高精度POS的先例。在国内，多家单位在无人机低空摄影测量方面进行了大量有益的技术探索，积累了一定的经验。西安大地测绘有限公司自主设计了多套无人机遥感系统，该系统由无人机摄影硬件系统和无人机摄影软件系统组成，实现了城市地区高分辨率彩色影像的获取。青岛天骄无人机遥感技术有限公司研制了我国首个50kg级“TJ型无人机遥感快速监测系统”，是我国首套用于民用遥感监测的专业级小型无人机系统，可为海洋遥感服务。中国测绘科学研究院于2003年完成了“UAVＲS－II型低空无人机遥感监测系统的研制”项目，实现了无人机遥控半自主和自主两种控制方式，利用获取的影像制作了数字正射影像和线划图，开创了国内无人机应用于测绘领域的先河。当前国内无人机低空摄影测量技术逐渐成熟，自2009年起，国家测绘地理信息局陆续为国家测绘局航测遥感院和多个省市测绘局配发UAVＲS－10B等型号的无人机，该型无人机任务载荷5kg，续航时间1．5h，航摄相机多为佳能5DMARKⅡ相机，已基本具备实现大比例尺基础测绘和应急保障的能力，为实施区域测绘、目标定位和应急保障提供了全新手段。随着智慧城市建设任务的进一步推进，无人机低空摄影测量必将为城市建设发展提供更加有力的测绘保障。
2、无人机航测技术应用分析
2.1、无人机航测技术在地质环境治理中的应用
2.1.1、像控点布设
像控点的布设采用两种方法，一是在四等GPS控制点上布设地标，二是利用航片进行刺点。
2.1.2、像控点测量
采用单基站RTK方法进行，在已知点上设站，采用原有四等控制点求取整测区七参数，求取七参数时，对选用的已知点的可靠性进行了检核和优选。平面的转换残差均小于3cm，高程拟合残差均小于5cm。移动站采样间隔为2秒，直接测出像控点的三维坐标，取两次测量的平面坐标中数和三次高程中数为最后成果。
2.1.3、内业数据处理
利用无人机航空摄影资料和像控成果，在全数字摄影测量工作站PixelGrid软件中进行空中三角测量计算；将空三成果导入Virtuozo摄影测量工作站，恢复立体模型，对影像进行判读，按照相关规范及要求，对地物、地貌要素进行了采集，输出符号化的分幅采集数据；参照已有成果及正射影像，依据项目设计、相关图式、规范等技术要求，在基于AutoCAD平台的图形编辑软件CASS上对立测采集数据进行图形初编、图廓整饰，形成DWG格式的DLG数据成果。
2.1.4、数字高程模型（DEM）制作
此次DEM的制作是用采集数据（先对采集数据进行编辑，删除无用数据）直接反生出来，保证精度和DLG数据一致。作业流程是先收集DLG的三维数据，转换成DXF格式，利用专业软件进行内插生成DTM，最后生成DEM。
2.1.5、数字正射影像图（DOM）制作
利用Orthomosaic正射影像制做软件。
2.2、无人机低空摄影测量在城市测绘保障中的应用
目前，专业的测绘型无人机低空航摄系统具有长航时、宽视角、高分辨率等技术特点以及低成本、自动化水平高、操控方便、机动灵活等优势，能够承担高分辨率的低空近景摄影测量，能够承担高危区域和重点区域的遥控航摄，是承担百平方千米量级测区1∶500～1∶10000大比例尺测图任务最经济化的技术手段，也是唯一能够满足用户提出的准实时、高分辨率、高效率测绘应急保障任务需求的航摄方式。无人机低空摄影测量具有高清晰、大比例尺、小面积、高现势性的优点，是卫星遥感与普通航空摄影不可缺少的补充。可为城市中心和规划区域的大比例尺影像地图生产、正射影像制作、数字高程模型的生产和DLG产品提供高分辨率清晰影像数据源，可对重点区域和设施实施应急保障和三维数字建模，同时，可对重点关注区域进行动态变化监测，满足城市信息化建设对各类型尤其是大比例尺高分辨率基础地理空间数据的需求。以下将从高分辨率测绘产品支持、应急测绘保障、三维数字建模和重点区域动态检测等方面对无人机低空摄影测量在城市测绘保障中的应用前景进行详细论述和展望。1)为城市规划区域提供高分辨率的测绘产品随着城市信息化建设的进一步深入，目前新规划以及实施改造的城区非常缺乏所在区域及影响范围内的现势性强的大比例尺、高分辨率、高精度格网的数字测绘产品。目前，已经发射的高分辨率卫星影像分辨率已经达到了约0．5m，尽管如此仍然难以满足1∶500～1∶2000这种大比例尺的成图要求。无人机低空摄影测量可为重点区域提供高分辨率航摄相片、正射影像DOM、高精度数字高程模型DEM、数字栅格图DＲG和数字线划图DLG等测绘产品。
2.3、测量区域控制网建立方式
在無人机飞行的过程中，必须要在测量区域中建立好控制网，控制网的大小依据测量区域的大小建立，同时，还要设置好相应的GPS控制点，并保证点位分布的均匀性，根据相应的要求设置好坐标系，以便保证各个控制点均可以获取到最为准确的位置，这样也便于后续的图像处理。测量区外控点现场调控方式将无人机航空摄影测量技术应用在电力工程中时，必须要保证其测量数据与影响的准确性与可靠性，为此，一般使用野外布置像控点方式，在选择控制点时，需要将影像清晰作为首要原则，这样也能够帮助工作人员更好的判断测量的方位，此外，在布置外控制时，要保证控制点设置的均匀性，这样拍摄到的影像才不会存在瑕疵。
3、结语
建议利用无人机航空摄影测量技术进行地形图生产，尽可能在载人机不便或无法完成的情况下，由无人机来完成。如多块小面积、危险场所、远离机场或没有可供其起降场地的区域。总之，目前无人机航测技术应该体现在载人飞机航测技术的补充方面。
参考文献
[1]杨永平,段学云,段德磊,徐春,陈鸿兴.无人机航测技术在输电线路中的应用实践[J].城市勘测,2013,01:29-32.
[2]薛阿亮.无人机航测技术的应用与实践[J].陕西煤炭,2013,06:70-72.
[3]王延莲.无人机航测技术在地质环境治理中的应用分析[J].中国高新技术企业,2014,05:83-84.
[4]任志明.无人机航测技术在成都平原信息快速获取中的应用研究[D].西南交通大学,2011.
关键词：无人机航测；应用；探讨
中图分类号： X703 文献标识码： A
引言
无人机航测遥感技术是继卫星遥感、大飞机遥感之后发展起来的一项新型航空遥感技术，在应急测绘保障、国土资源监测、重大工程建设等方面得到广泛应用。它是一种不失机动灵活、可以实现快速响应又低成本、精度高的一种航测技术。但也存在影像航向重叠度和旁向重叠度不规则、像幅小像片数量多、影像的倾角过大且倾斜方向没有规律、航摄区域地形起伏大、高程变化显著，影像间的比例尺差异大、旋偏角大，影像有明显畸变等，这些情况都对现有航测技术提出了挑战。目前国内无人飞行器航测遥感技术在测绘行业有了很大的推广应用，但大都是生产制作DOM及DEM，对于大比例尺DLG的生产只是进行过小面积实验，很少进行实际的生产应用。从生产案例出发，以目前最先进的航测技术为主线，对生产过程中无人机航测与大飞机航测的不同、无人机航测的一些特殊问题进行了分析探讨和解决。
1、无人机低空摄影测量的发展现状
随着无人机低空摄影测量技术的成熟和经济建设的需要，无人机测绘已经逐渐渗透到多个领域。美国航空航天局也将多种无人机应用于森林火灾监测、精确农业、海洋遥感等研究项目。澳大利亚也利用全球鹰搭载成像SAＲ进行海洋监测研究。在可见光遥感方面，国外的无人机低空摄影测量通常加载高精度的POS，自动化程度高，大大减少了地面控制的数量，但是造价昂贵，国内的无人机航测尚无加载高精度POS的先例。在国内，多家单位在无人机低空摄影测量方面进行了大量有益的技术探索，积累了一定的经验。西安大地测绘有限公司自主设计了多套无人机遥感系统，该系统由无人机摄影硬件系统和无人机摄影软件系统组成，实现了城市地区高分辨率彩色影像的获取。青岛天骄无人机遥感技术有限公司研制了我国首个50kg级“TJ型无人机遥感快速监测系统”，是我国首套用于民用遥感监测的专业级小型无人机系统，可为海洋遥感服务。中国测绘科学研究院于2003年完成了“UAVＲS－II型低空无人机遥感监测系统的研制”项目，实现了无人机遥控半自主和自主两种控制方式，利用获取的影像制作了数字正射影像和线划图，开创了国内无人机应用于测绘领域的先河。当前国内无人机低空摄影测量技术逐渐成熟，自2009年起，国家测绘地理信息局陆续为国家测绘局航测遥感院和多个省市测绘局配发UAVＲS－10B等型号的无人机，该型无人机任务载荷5kg，续航时间1．5h，航摄相机多为佳能5DMARKⅡ相机，已基本具备实现大比例尺基础测绘和应急保障的能力，为实施区域测绘、目标定位和应急保障提供了全新手段。随着智慧城市建设任务的进一步推进，无人机低空摄影测量必将为城市建设发展提供更加有力的测绘保障。
2、无人机航测技术应用分析
2.1、无人机航测技术在地质环境治理中的应用
2.1.1、像控点布设
像控点的布设采用两种方法，一是在四等GPS控制点上布设地标，二是利用航片进行刺点。
2.1.2、像控点测量
采用单基站RTK方法进行，在已知点上设站，采用原有四等控制点求取整测区七参数，求取七参数时，对选用的已知点的可靠性进行了检核和优选。平面的转换残差均小于3cm，高程拟合残差均小于5cm。移动站采样间隔为2秒，直接测出像控点的三维坐标，取两次测量的平面坐标中数和三次高程中数为最后成果。
2.1.3、内业数据处理
利用无人机航空摄影资料和像控成果，在全数字摄影测量工作站PixelGrid软件中进行空中三角测量计算；将空三成果导入Virtuozo摄影测量工作站，恢复立体模型，对影像进行判读，按照相关规范及要求，对地物、地貌要素进行了采集，输出符号化的分幅采集数据；参照已有成果及正射影像，依据项目设计、相关图式、规范等技术要求，在基于AutoCAD平台的图形编辑软件CASS上对立测采集数据进行图形初编、图廓整饰，形成DWG格式的DLG数据成果。
2.1.4、数字高程模型（DEM）制作
此次DEM的制作是用采集数据（先对采集数据进行编辑，删除无用数据）直接反生出来，保证精度和DLG数据一致。作业流程是先收集DLG的三维数据，转换成DXF格式，利用专业软件进行内插生成DTM，最后生成DEM。
2.1.5、数字正射影像图（DOM）制作
利用Orthomosaic正射影像制做软件。
2.2、无人机低空摄影测量在城市测绘保障中的应用
目前，专业的测绘型无人机低空航摄系统具有长航时、宽视角、高分辨率等技术特点以及低成本、自动化水平高、操控方便、机动灵活等优势，能够承担高分辨率的低空近景摄影测量，能够承担高危区域和重点区域的遥控航摄，是承担百平方千米量级测区1∶500～1∶10000大比例尺测图任务最经济化的技术手段，也是唯一能够满足用户提出的准实时、高分辨率、高效率测绘应急保障任务需求的航摄方式。无人机低空摄影测量具有高清晰、大比例尺、小面积、高现势性的优点，是卫星遥感与普通航空摄影不可缺少的补充。可为城市中心和规划区域的大比例尺影像地图生产、正射影像制作、数字高程模型的生产和DLG产品提供高分辨率清晰影像数据源，可对重点区域和设施实施应急保障和三维数字建模，同时，可对重点关注区域进行动态变化监测，满足城市信息化建设对各类型尤其是大比例尺高分辨率基础地理空间数据的需求。以下将从高分辨率测绘产品支持、应急测绘保障、三维数字建模和重点区域动态检测等方面对无人机低空摄影测量在城市测绘保障中的应用前景进行详细论述和展望。1)为城市规划区域提供高分辨率的测绘产品随着城市信息化建设的进一步深入，目前新规划以及实施改造的城区非常缺乏所在区域及影响范围内的现势性强的大比例尺、高分辨率、高精度格网的数字测绘产品。目前，已经发射的高分辨率卫星影像分辨率已经达到了约0．5m，尽管如此仍然难以满足1∶500～1∶2000这种大比例尺的成图要求。无人机低空摄影测量可为重点区域提供高分辨率航摄相片、正射影像DOM、高精度数字高程模型DEM、数字栅格图DＲG和数字线划图DLG等测绘产品。
2.3、测量区域控制网建立方式
在無人机飞行的过程中，必须要在测量区域中建立好控制网，控制网的大小依据测量区域的大小建立，同时，还要设置好相应的GPS控制点，并保证点位分布的均匀性，根据相应的要求设置好坐标系，以便保证各个控制点均可以获取到最为准确的位置，这样也便于后续的图像处理。测量区外控点现场调控方式将无人机航空摄影测量技术应用在电力工程中时，必须要保证其测量数据与影响的准确性与可靠性，为此，一般使用野外布置像控点方式，在选择控制点时，需要将影像清晰作为首要原则，这样也能够帮助工作人员更好的判断测量的方位，此外，在布置外控制时，要保证控制点设置的均匀性，这样拍摄到的影像才不会存在瑕疵。
3、结语
建议利用无人机航空摄影测量技术进行地形图生产，尽可能在载人机不便或无法完成的情况下，由无人机来完成。如多块小面积、危险场所、远离机场或没有可供其起降场地的区域。总之，目前无人机航测技术应该体现在载人飞机航测技术的补充方面。
参考文献
[1]杨永平,段学云,段德磊,徐春,陈鸿兴.无人机航测技术在输电线路中的应用实践[J].城市勘测,2013,01:29-32.
[2]薛阿亮.无人机航测技术的应用与实践[J].陕西煤炭,2013,06:70-72.
[3]王延莲.无人机航测技术在地质环境治理中的应用分析[J].中国高新技术企业,2014,05:83-84.
[4]任志明.无人机航测技术在成都平原信息快速获取中的应用研究[D].西南交通大学,2011.