无人机低空摄影测量成图精度研究

DOI：10.16661/ki.1672-3791.2018.02.0041∶10000地形测图中无人机精度分析研究马建伟（61206部队 北京 100088）摘 要:针对低空无人机航摄系统工作效能与测量精度方面的问题，笔者所在团队实现了一套无人机航摄系统，在新疆和田某荒漠区开展了航摄试验，对无人机航摄系统获取的航摄影像平面精度及测高精度进行评估，结果表明，成像结果可以满足1∶1000地形图测图的平面精度要求。

关键词:无人机 航摄系统 大比例尺测图中图分类号:P231 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2018)01(b)-0004-02本研究实现了一套中型固定翼无人机摄影测量系统，为了验证该自主低空航摄系统的测量精度，设计试验于和田某区域进行实际航飞作业，布设一个具有大量地面控制点的飞行试验场，采用无人机搭载非量测型数码相机进行摄影作业，然后对航飞数据通过区域网空中三角测量的自检法来计算全部系统误差对像点位置坐标的综合改正值，从而确定内方位元素和物镜的光学畸变值，实现相机的高精度标定，并将标定结果用于测绘产品生产，以此来对无人机航空摄影测量系统在小区域大比例尺地形图立体测绘中所能达到的精度水平进行评估和验证。

1 航摄系统组成本检校试验采用的航摄系统组成部分有：固定翼无人机飞行平台、飞行控制系统和非量测型面阵CCD数码相机，以及地面站、远程无线通信装置、地面数据处理系统等辅助设施。

此次试验搭载的遥感设备为135画幅单反相机及广角定焦镜头，镜头标称焦距28m m；CMOS传感器尺寸：36m m×24m m，最大像素：6048像素×4032像素；CMOS 传感器像点尺寸：5.95μm。

飞行过程中采取飞控系统控制快门定点曝光，将对焦环固定在无穷远处锁定相机的内方位元素，并采用固定光圈以保证统一物镜畸变参数。

2 地面检校场的建立为保证无人机飞行试验的安全性，该检校场选址于和田某荒漠地区，地理位置为80.2°E，36.97°N，所选检校场总面积约为3km2，区域内地形高差约90m。

TheSocialAngle社会广角低空无人机航测数据精度影响因素及控制措施文/李致鹏摘要：我国测绘领域广泛应用低空无人机航测，应用时需要考虑的重要指标就是精度。

通过分析无人机航测数据产生流程，分析影响数据精度的主要因素，最后结合实践分析提高无人机数据精度的建议，推动我国无人机航测技术进步与发展。

关键词：低空无人机；航测数据；精度控制传统测绘测量行业中的航空摄影测量，自身受到空域申请、航摄周期等因素影响，但却无法满足精准测绘快速响应、小区域的需求。

低空无人机航测灵活性强、成本低、周期短，有助于补充传统航测的不足。

应用无人机航测试时需要考虑精度问题。

无人机航测数据精度受到诸多因素影响，通过系统总结分析这些因素，可以提高航测精度，推动无人机的进一步应用。

1 低空无人机航测数据精度的主要影响因素1.1 无人机平台虽然无人机航测具有显著优势，但也存在一些问题。

如，姿态稳定性不足。

大部分无人机都是小型飞行设备，自身载荷量小，容易受到空中气流影响，相比于传统航测来说各种角度变化较快，幅度远高于传统航测要求；像幅小且影响数量大。

无人家航测时相机大多选择非量测性的单反相机，这类相机像幅较小，通过提高航向与庞向重叠度的方法提高测区的全面性，这就造成相片数量增加，影响到最终数据的精度。

随着无人机航测技术进步，上述问题会得到有效解决。

1.2 相机相机本事就受像素、光线、对焦、曝光等因素的影响，众所周知，相机像素越大，在其他条件不变时，所拍摄的图像就越清晰，反之若像素越小，图片就越模糊。

所以在利用无人机进行航拍时，首先要考虑的问题就是相机本身像素的大小，以此对无人机航飞高度进行调整。

而且由于光线因素的影响，无人机航拍时最好选择光线明媚，阳光充足的时间段，尽可能避免下午或者晚上，而且在拍摄时尽可能避免逆光拍摄，以免光线太强导致曝光过度，使图像失真。

另外，对焦时间和曝光度等也会对图像质量产生影响，所以，在无人机航飞之前，需要对飞机上的摄像装置进行提前对焦，比如预定飞行高度为300米，就需要选择距离为300米左右的物体进行对焦处理。

无人机低空摄影测量在地形图测绘中的应用摘要：新时期社会发展下地形图测绘应用范围逐渐扩大，无人机低空摄影测量在地形图测绘工作中发挥了重要作用。

文章对无人机低空摄影测量的优势、关键技术进行分析，探讨无人机低空摄影测量在地形图测绘中的应用关键字：无人机；低空摄影；地形图；摄影测量引言无人机低空摄影测量是现代地形图测绘的关键载体与重要保障，在提升地形图测绘精度、促进测绘事业发展等方面扮演着不可替代的关键角色。

无人机低空摄影测量以专业化无人机等设备仪器为基本依托，对目标地形区域进行数据信息的分析研究与界定，是掌握地形信息数据的关键技术手段。

1无人机低空摄影测量概述1.1无人机低空航摄系统简介近些年，我国对无人机系统的研发及发展给予了足够的重视。

从行业领域来说，不论是自然灾害的应急事件、海洋环境的调查，还是精准农业等各个领域的研究需要，无人机的均做出重要贡献。

中国测绘学会通过多次低空无人机航测实验，在各种航空摄影测量设备的研制上也取得了重大突破。

经过几年的发展，无人机技术已逐渐成为满足我国社会经济发展、数字城市建设、应急救援、地质灾害、突发事件处置、环境监测、矿井监测、工程设计等多项需求的一项重要技术之一。

无人机航摄系统的快速发展，使其作为卫星遥感和航空遥感的有益补充手段，具有与其他遥感方式相比明显的优势。

作为一种新型的遥感手段，无人机航摄系统经常以无人飞艇、无人固定翼机、无人直升机、无人多旋翼飞行器和无人伞翼机等作为搭载平台。

其中，无人飞艇以其巡航速度慢，飞行平稳，留空时间长的优势在低空巡逻及监视方面表现优异。

直升飞机具有对起降场地要求不苛刻、抗风能力强、续航时间长、可灵活作业以及飞行稳定等特点。

而采用常规布局的固定翼无人机以其高机动性、高荷载性以及气动性能好等优点，能够搭载各种任务设备并且出色完成远距离航拍和巡线等任务。

1.2无人机航空摄影测量在地形图测绘中的发展跟随地理科技产业的开展和应用技术的普遍宣传，城乡建设发展遥遥领先，遥感技术是目前地理信息领域的推广逻辑，从而取得了广大工作人员的认可和关注，无人机遥感航拍科技的出现为测绘领域数据的获取渠道输入了新鲜的血液，卫星遥感的优势毫无疑问，因此无人机航摄得到了国家测绘地理信息局积极推广及宣传。

PPK技术辅助无人机航空摄影测量精度分析摘要：在科学技术不断发展的带动下，城市建设水平不断提升，特别是在进行城市规划的过程中，就需要对无人机摄影测量技术进行积极的运用，全面提升规划的合理性，为各项工作的顺利开展提供保障依据，推动可持续发展理念的有效推进。

目前，网络RTK技术受限于通信信号的强度，部分区域应用效果差。

基于此，以下对PPK技术辅助无人机航空摄影测量精度进行了探讨，以供参考。

关键词：PPK技术；无人机航空摄影测量；精度分析引言无人机是无人驾驶飞行器的简称，一般包括无人驾驶的固定无人翼机、多旋翼无人机和无人飞艇等。

近年来，随着航空摄影科学技术的不断发展，出现一种以无人机为载体携带数字航空摄影仪的新型测绘技术，即无人机航空摄影技术。

该技术的出现为很多领域内某些工作的开展带来了极大的方便，如在地质灾害应急救灾、城市规划、地理国情监测、地籍测图和工程测绘等方面发挥了积极作用。

1PPK技术的优势①可以与RTK、星站差分、单点定位同时进行。

②采用现有设备，不会增加额外成本。

③无论采用何种定位方式，最终提供的是拍摄瞬间相机位置的厘米级的坐标。

④RTK、星站差分浮动解或单点均可开展工作，不会影响到工作进度，提高生产效率。

⑤可完全采用单点定位的方式进行作业。

⑥PPK成果直接替换浮点解坐标或单点解坐标，无需复测。

⑦可不采用星站差分方式，节约星站差分信号服务费用。

2无人机航空摄影系统集成无人机航空摄影系统是以无人驾驶的固定翼、旋冀和飞艇等飞行器为飞行平台，搭载成像仪设备，获取地面信息的摄影测量方式。

无人机航空摄影系统一般由前期获取高精度航空影像数据的航空摄影部分（空中摄影和地面控制）和后期对影像数据处理的一系列过程（如利用航空摄影处理软件对图像的预处理，生成数字高程模型、数字正射影像图和地形图等产品）构成。

无人机载成像光谱仪技术具有强大的地物探测能力，具有光谱分辨率高的特点，能够进行探测地面目标和识别地物，可实现地物的精细分类。

低空无人机航测数据精度影响因素分析发表时间：2020-04-23T09:35:02.427Z 来源：《城镇建设》2020年2月4期作者：郭鹏[导读] 传统的航空摄影测量，受空域申请、航摄周期等影响摘要：近年来，低空无人机航测已广泛应用于大比例尺地形测绘、精细国土资源调查、地质灾害应急处理、实景三维建模等领域，并取得良好效果。

利用低空无人机作为飞行平台的航空摄影测量技术应用日趋广泛，但飞行器姿态不稳定、航摄像幅较小、镜头畸变检校精度难保证、外方位元素解算精度较低等原因造成低空无人机航测精度不稳定，后期像控测量、内业加密工作量较大，从而制约了低空无人机航测的应用发展空间。

本文就低空无人机航测数据精度影响因素展开探讨。

关键词：低空无人机；航测；精度；影响因素引言传统的航空摄影测量，受空域申请、航摄周期等影响，在快速响应和小区域的精准测绘中无法满足快速更新的需求。

低空无人机航测具有机动灵活、高效快速、作业成本低、生产周期短等优点，迅速成为了传统航测的有力补充。

无人机航测在广泛应用时，数据精度是必须考虑的指标。

无人机航测数据精度受到许多因素的影响，系统总结分析这些影响因素，有助于提高无人机航测精度，更好地促进无人机的应用。

1无人机摄影基本原理无人机是由航空摄影测量进一步发展而衍生的新的测绘技术，航空摄影测量单张像片测图的基本原理是透视成像，立体测图的基本原理是人眼投影过程的几何反转。

航空摄影测量的作业分外业和内业。

外业包括像片控制点联测。

像片控制点一般是航摄前在地面上布设的标志点，也可选用像片上明显地物点，用测角交会、测距导线、等外水准、高程导线等普通测量方法测定其平面坐标和高程;内业包括加密测图控制点。

以像片控制点为基础，一般用空中三角测量方法，推求测图需要的控制点，检查其平面坐标和高程，测制地形原图。

2无人机航测数据生产流程无人机航测的数据的生产流程为：对航测地区的各项信息数据进行收集。

针对航测地区的地质情况，地理结构，地形结构等进行评估，并综合分析周边是不是存在特殊建筑结构，之后结合分析结果以及无人机飞行条件来判断无人机航测设备是不是能够飞行。

无人机航空摄影测量在地形测绘中的应用研究摘要：随着无人机的出现，测绘行业已经逐渐克服了无人机航摄系统的组成、无人机外业航摄流程、无人机航测内业流程等困难，使得无人机倾斜摄影测量变得更加经济、更加高效。

对无人机倾斜摄影测量在地形图测绘的应用研究，不仅可以深入了解无人机的测绘优势，也可以更加全面地明确无人机倾斜摄影测量的概念，明确无人机测量的方式和保证无人机倾斜摄影技术的质量，从而推动无人机倾斜摄影测量技术的健康发展。

关键词：无人机；航空摄影测量；地形图测绘引言就国内而言，航拍技术在军事开发、矿山开采等领域使用广泛。

目前，在航拍测绘工作中，无人机航拍测绘技术日趋完善，所获成果也是非常优异。

它在使用中表现出了比较显著的优点，不但反应非常快，时间效率也很高。

由于具有上述优势，因此，在地理信息系统中得到了广泛的推广和使用，推动了航空摄影测量技术的发展，推动了我国测绘技术的发展。

1无人机航空摄影测量概述无人机航空摄影测量是指在测量人员通过操作无人机设备进行高空拍摄，以此获取地面信息资源的一种测量技术，当前该技术已经被广泛应用到了不同的领域中，在具体应用该技术时，测量人员需要根据不同的地形科学选择无人机。

且在开始测量前，也需要做好相关准备工作，科学规划飞行航线，确保方向明确，线路简洁，确保无人机运行安全，还需要科学布设像控点，根据像控点的分布情况及时处理航拍过程中的影像图。

该技术的出现可以有效解决传统无人机航空摄影测量技术下的弊端问题，可以拓宽应用范围，为地形图测绘工作的进行提供了新技术手段。

无人机航空摄影测量的工作原理为；在传统倾斜摄影测量方法的基础上，在作业范围区搭设无人机，在无人机上安装摄像头，通过垂直方向来拍摄地面物象，获取地面影响图，制作相关DOM或DSM。

此外，人们也可以采用旋翼无人机作为作业平台，在搭载摄像头后需要在不同的方位进行拍摄，后创建三维模型图，以此提高地形图测绘的精准度，有效满足测绘需求。

低空摄影测量在地形图测量中的应用探讨摘要：低空摄影测量在科技发展迅猛的今天成为现代地形图测量的重要载体，其重要性不言而喻。

为顺利完成地形图测绘的作业，如何采取有效的方法则是测绘工作的重心所在。

基于此，本文首先简要分析了低空摄影测量在地形图中的显著优势，随后借其显著优势对低空摄影在地形图测量的应用进行探讨，对低空摄影在地形图测绘中应用的几个要点进行详尽分析探讨，以供相关人士参考。

关键词：低空摄影测量；地形图测量；应用探讨引言：当前航空摄影测量手段因其成本过高的弊端，使行业内遭遇了些许困难，无人机的诞生，为在小面积情况下的低空摄影测量看到了新的希望。

最直观的就是，它能解决令行业头疼的航空问题成本过高的问题，其次，其具有高效，操作简单快捷而且所记录的低空摄像的清晰程度也不失所望，大大提升了测绘业的效率，这样就可以快速救援一些因恶劣环境造成的险情，以及帮助更好的发展城市建设和规划。

因此对低空摄影在地形图测量中的应用探究将十分有必要。

一、低空摄影测量在地形图测量中的显著优势当前低空摄影测量的技术大多是以无人机的操作展开的，它是一种可以转换多种功能，完成各种各样不同任务，可人为操作控制的小型机器，给整个测绘业带来了积极的影响[1]。

（一）影像高清，节约成本目前许多测绘工程所采用的传统测绘方法，无一例外都有着投入资金多，耗费的人力物力都多，但效率却跟不上的弊端，这大大阻碍了地形图测量的发展前景。

而无人机的出现带来了新的契机，最为突出的特点就在于它非常灵活生动，所以在航空摄影中它能测量的视野更加开阔[2]。

此外，它获取的数据精确，影像高清，且方便快捷，这更加有利于后续的工程推进，而且大大节约航空测量的成本。

（二）满足当前地形图测量作业要求无人机因为体积较小的特点，它能方便地穿梭在地形陡峭这些地理环境不太友好的情境中，弥补了传统的大飞机航空测量方法所不能达到的要求，当情况紧急，任务量大的情况下，无人机能够代替人力作为潜在工作力，不仅提高了工作效率还免去了人力在情况不明下的危险，更具安全性。

无人机低空摄影大比例尺地形图裸眼测绘摘要：无人机技术和非测量数码相机技术的快速发展有力地推动了低空摄影技术的进步，相应的测绘软件平台也越来越智能化，人机交互也越来越简单友好。

同时，社会经济的发展对测绘数据更新提出了越来越高的要求。

然而，传统的航拍立体测绘需要借助立体眼镜获取地物要素以及特殊的航测知识，这极大地限制了无人机低空摄影测量技术的推广应用。

本文以无人机低空航拍平台为基础，探讨了裸眼立体测绘的技术流程和方案。

在此基础上，研究了无人机低空摄影测量野外数据处理与内部数据处理相结合的裸眼立体测绘技术流程和方案。

关键词:无人机:低空摄影;地形测绘;睁眼立体测绘1.无人机低空摄影测绘地形图关键技术研究利用无人机航空摄影测量系统进行大比例尺测绘所涉及的理论和技术包括特征提取、图像匹配与拼接技术、相对定向与绝对定向、波束法面积网调整、4D产品制作等。

1.1特征提取无人机在低空摄影测量中可获得具有一定重叠度的数字图像，航向重叠度大于70%，侧面重叠度大于35%，为图像匹配和分析提供了大量信息。

图像匹配分析的关键是特征提取，这也是单幅图像处理的重要任务。

特征可以分为两种:点特征和线特征。

点特征一般是图像中比较明显的点，如特别明显的角点、中心点、拐点等，要求定位准确，易于识别。

线特征一般称为边，主要是边缘处有畸变的边缘线段。

1.2图像匹配与拼接技术图像匹配是无人机图像处理过程中的关键技术。

其本质是将两个或多个具有相同名称点的图像按照一定的匹配算法进行匹配，并找到它们之间的映射过程，即将两个或多个图像中具有一定重叠程度的空间上相同位置对应的点连接起来。

在数字摄影测量和计算机视觉图像处理过程中，图像匹配是一个至关重要的步骤。

三维建模、航空自动三角剖分、图像拼接等都需要图像匹配技术，其精度对后续处理结果有很大影响。

1.3相对朝向和绝对朝向相对方位是利用立体图像对中同名射线对应交点的几何关系，计算出两幅图像的相对方位角元。

低空摄影测量的总结摘要：为了解决传统摄影测量在小区域测量时存在的一系列问题，国内外不少学者一直致力于低空摄影测量的研究，并获得了不少的成果，无人机的发展和完善不断推动着低空摄影测量在各领域中的应用和发展。

本文主要介绍了低空摄影测量的特点、构成、关键技术、亟待解决的问题和应用领域等等。

关键词：低空摄影测量，无人机，高程精度，三维建模，组合相机在传统摄影测量用于小区域大比例尺地形数据采集时，航摄的成本高,生产周期长,满足不了特定条件下的成图精度和经济效益的要求。

同时也存在着高层建筑物遮挡，分辨率不够高等因素的影响，大大降低了数据采集的速度和质量。

然而低空摄影测量由于其高分辨率，高重叠度，低成本，受云雾影响小等优点，迅速成为了人们关注的热点，但是由于其像幅较小、畸变较大、影像数量多，影像倾角过大和重叠度不规则等不利因素，也引起了一系列问题。

因此在应用低空摄影时需解决低空本身存在的不足。

1．低空摄影测量的概述低空摄影测量通常指航高在1000m 以下的航空摄影测量,常用的摄影平台有轻型飞机、有人直升机、无人飞艇、无人机、气球等。

低空摄影测量具有获取成果快、生产周期短、运作成本低、可操作性强等特点。

特别是近几年发展起来的以无人飞艇、无人机为遥感平台的低空摄影系统,以数字遥感设备为任务载荷,以遥感数据快速处理系统为技术支撑,它是一种高机动性、低成本的小型化、专用化遥感系统。

其作为一种新的技术方式，更适合在危险区域图像的实时获取、土地变化监测、环境监测、应急指挥需求等方面应用。

其系统具有安全性高，低成本，能多角度，高分辨率的获取影像。

但与传统的航天和航空影像相比，它又有姿态稳定性差、旋偏角大，像幅小、数量多，影像畸变大等缺点。

2．国内外研究现状自从低空摄影测量成为人们关注的热点后，其在航拍和姿态平台，传感器，数据处理系统，数据处理方面和应用方面都取得了很大的发展。

在航拍平台上，常见的无人机遥感平台有：固定翼无人机，无人直升机，无人飞艇等。