浅析无人机遥感平台在摄影测量中的应用

浅析无人机遥感平台在摄影测量中的应用

摘要無人机遥感平台具有作业灵活、运行成本低、准确度高等优点，因此在低空摄影测量方面具有良好的应用前景，可广泛应用于工业厂区平面图测绘、危险区域监测、新农村建设等各个领域，为实现数字中国战略目标提供巨大的技术支持。本文将就无人机遥感平台的系统组成、飞行平台、数码相机性能、平台稳定度及成图精准图几方面展开论述，以说明无人机遥感平台在摄影测量应用中的可能性及其优势。

关键词摄影测量；无人机遥感平台；飞行系统

1 引言

卫星遥感平台受轨道限制，过顶时间具有固定性，因此无法完成应急观测任务；而航空遥感在恶劣天气条件下，其安全系数较差，无法完成升空作业；微博遥感技术受天气的影响较小，但在当前技术水平状态，无法替代可见光和红外遥感技术，传统航空航天遥感技术运行费用较高，限制了其应用范围的进一步扩大。相对于以上遥感平台而言，无人机遥感平台具有作业灵活快捷、受天气影响较小、平台运行成本较低、精确度高、影像重叠度高以及不受国家管制等优点，因此成为世界各国研究的热点，并逐渐发展至实际应用的阶段[1]。

2 无人机遥感平台的应用

2.1 无人机遥感平台的组成

无人机遥感平台主要由小型无人机飞行平台、飞行控制系统、影像摄取装置、通信设备、遥感设备及地面信息接收及处理设备。

其具体的结构如图1所示。

飞行系统中垂直陀螺主要作用为测量飞机的俯仰、翻滚姿态角，稳定飞机的飞行姿态，并与微处理技术结合，使飞机可以在自主飞行时尽量保持最佳状态；GPS天线作用为获取飞行平台所在位置的基本信息，并通过机载通信设备传输给地面数据接收终端，以实现地面控制中心对飞机飞行状况及拍摄状况的实施监控，保障飞机在正确的航向，以正确的姿态完成飞行和测量任务：微处理器的主要作用为控制飞机自主飞行。

2.2 无人遥感机平台的应用

（1）飞行平台的技术指标

无人机摄影测量遥感平台处于研究阶段，在具体的作业规范性方面仍需要进一步完善。当前使用的航测规范主要是根据测绘单位的技术条件和仪器设备制定

的，对于新型的、飞行高度在1000m以下、具有高分辨率成像设备的小型无人机而吉，传统的作业规范无法适用。根据已有的航测作业规范，需要对以下参考指标进行明确：

①飞行速度保持在50～100km/h，②发动机安装在飞机后部，以降低湍流的影响；③飞机在发动机故障情况下，能完成安全滑翔降落的任④飞机飞行高度稳定性高，变化幅度在5%以内；⑤相邻拍摄站之间的高度变化控制在5%以内；

⑥航摄平台作业精准度高，水平误差控制在3%。以内；⑦测量期间飞机飞行速度保持匀速，误差控制在5%以内：⑥飞机能在既定飞行轨道内完成拍摄任务，偏离航线的绝对误差控制在相片旁向覆盖域5%以内；⑨发动机可能影响相机性能，若相机发生谐振，在曝光时间段内，其振幅偏转角应控制在8.6以内。

随着科技的不断进步，硬件设备在的性能已经有了很大提升，以上各项参数指标均可满足。

（2）数码相机的性能指标

数码相机最早由Kodak公司推出，该类相机一经出售就迅速赢得了市场，并不断在原有基础上进行改进升级，已经在分辨率、重量、体积以及价格方面具有巨大优势，高端的数码相机的分辨率可与传统的胶片影像媲美。数码相机若用于摄影测量，稳定性和畸变差是两个关键的控制要素。随着科学技术的不断进步，生产工艺、生产材料也在不断变化，数码相机在提高其分辨率的同时，还提高了其几何性能和辐射性能。CCD芯片的不平度已经达到了微米级别，并且消除了底片变形问题的影响[2]。

（3）成图精度要求

成图精度要求方面，可从影响地面分辨率出发，根据ADS40数字航测相机的摄影比例尺与地面分辨率之间的关系，计算相应成图比例尺对小型摄影测量系统的要求。以柯达DCS460为例，当焦距为25mm时，则计算结果如表1所示。

由表1计算结果可知，小型无人机摄影平台的高度可满足摄影平台相对飞行高度的要求。对于具有可更换镜头功能的相机而言，其飞行高度范围更大，选择面更广。在基础高度较小的情况下，加飞骨干网后可利用平差处理提高其定位的准确度。

3 结束语

在摄影测量中，无人机遥感平台具有众多的优势，其应用空间也更为广阔。就目前的技术水平而言，无人机遥感平台在飞行质量、摄影质量、成图质量方面，均可达到摄影测量的技术要求。随着科学技术的进一步发展，飞行系统、控制系统、摄影设备、传感系统、定位系统等各组成仪器的性能将更加完善，从而为新农村建设规划、工业广场平面图测绘、危险区域目标影像获取、灾害监测和指挥等各项任务提供优质的服务。无人化、自动化、高效化、精准化、高分辨率化将

是无人机遥感平台未来的发展趋势。

参考文献

[1] 李建.无人机遥感平台在摄影测量中的应用[J].江西建材，2014，（01）：218.

[2] 刁世伦.小型无人机遥感平台在摄影测量中的应用[J].中国新通信2015，（06）：78.

肖康（1986.3-），男，湖北天门人，武汉大学测绘工程硕士，工程师；单位：天津市测绘院；研究方向：航空摄影、摄影测量与遥感、三维影像制作、工程测量。

康冰锋（1984.11-），女，河南偃师人，武汉大学遥感科学与技术学士，工程师；单位：天津中科遥感科技集团有限公司；研究方向：摄影测量与遥感，三维影像制作。