前言:传统的航测技术因使用性不强、成本高、极易受天气影响等缺点, 只能应用于中小比例尺的测量工作中。无人机技术因其具备时效性强、成本低、不易受外在条件影响等优点, 被测绘人员进行广泛使用, 该技术由于能快速得到数字高程模型DEM、正射影像图DOM等, 已成为当前获取空间地理信息的一个重要手段, 而免像控技术近几年扩大应用, 取得了良好的成绩。
把航摄仪搭设在无人机后进行低空摄影测量, 接收天线与机载GPS中心部位与航摄仪会因投影偏心而形成一个矢量常数, 再通过摄影辅助设备求得姿态角, 进而得到方位元素, 把方位元素带入三角测量中随后进行平差计算, 利用地面已知基准点, 从而获得更为准确的地面坐标[1]。再选取GPS定位来对航摄仪空间参数以及无人机俯仰角、侧滚角、航偏角进行获取, 最终通过系统自动误差校核, 可得到影像的外方位元素, 进而达成无像控也可对航测摄像进行成像的目的。
目前在测绘行业中, 无人机技术受到了广泛的认可及应用, 以往的无人机技术在实际测量中有许多不足之处, 例如:相机幅度小、无人机飞行不稳、影响重叠程度高、成像差异较大等。若按以往的无人机技术进行地形图的测量, 不单野外测量的工作量会大幅度增加, 同时还需设置多个像控点, 这无疑给测量工作带来难度。鉴于上述情况, 无人机免像控技术随之产生, 本文重点对天狼星无人机航摄系统进行说明, 天狼星无人机航摄系统是由美国拓普康公司研发的, 通过与RTK技术相结合, 可以得到高精度、高密度的航测图像控制点, 该项技术由于其精准的定位使得影像的位置信息与地面控制点功能一样。天狼星无人机系统分为以下几个方面:第一、无人机飞行平台, 平台自身设立RTK测量板块、影像传感器、自动驾驶板块。第二、地面观测系统, 其中包含无线遥控器以及地面监控软件等。MAVinci软件是地面检测软件的组成部分, 该软件可对无人机飞行轨迹、飞行高度、飞行姿态等进行分析, 时刻使地面监测人员对无人机各项数据进行掌控, 确保无人机顺利完成其飞行任务。与此同时, 该软件也起到控制航摄系统的作用, 可使无人机自行对于地势变换进行适应[2]。第三、无人机控制系统, 该系统主要任务是对飞行任务进行设备管理以及设计飞行计划, 具体由GPS接收器、自驾仪、惯性导航系统组成, 对于无人机的飞行速度、飞行高度、无人机姿态等等数据进行传输, 实现地面人员对无人机的实时监测。此外, 利用手动、全自动和半自动的方式来对飞机进行控制, 可以确保无人机按预设轨道平稳飞行。第四、后期处理软件, Photoscan是后期数据处理时着重应用的一个软件, 它是一款可以通过影像从而生成质量较高的三维模型。利用无人机所获取的航片影像、以及基准点坐标位置通过POS数据处理器自动对影像进行定向、进而进行加密装置, 最终实现免像控自动拼接, 通过该操作获得的数据极为精准。
为了更好对无人机免像控技术应用进行检验, 选取某市作为试验地点来对1:500的地形图进行低空测量。因项目实施过程处于夏季天气较为炎热, 又因工期较为紧张, 为确保可以如期完工, 该区域决定采取低空无人机摄影的方式来对地形图进行测量。通过免像控技术和外业检测相结合来对地形图进行测绘。该试验区南北跨度在6.8km左右, 东西跨度在7.3km左右, 且地势多为丘陵及平原地区, 北到青云村, 西到某工业园区、西张村, 东到汶河村[3]。
由于该试验区地形不规则, 因此利用无人机的有效航摄面积和航摄时间来对该区域进行航摄区域划分, 共分解成16个区域。具体航线设计为:直向重叠度80%, 旁向重叠70%, 地面分辨率在进行影像航摄时设置为3cm。开始摄影时间为2017/6/16, 结束摄影时间为2017/6/18共计三天, 此次航摄共计照片拍摄12760张, 相幅大小4896×3264像素, 相机焦距设为18mm, 像素大小为4.8μm, 这样航摄出的照片具备色彩平衡、影像清晰、色调柔美、反差较小的特点。
影像处理开始时间2017/6/19, 结束处理时间2017/6/22共计4天。DLG生产包括1:500标准图幅共计70幅, 需10名作业人员在培训后于9天之内对70幅地形图的高程点和内业地形要素进行采集。此种方法与以往的传统空三加密法及布设像控点法相比, 减少了外业测量像控点及内业手动添加控制点的工作, 可节约2-3天工作量。
对于地形图精度进行检查采取GPS-RTK的外业采集数据模式, 对于显著地物点和特征点进行采集, 其中高程检查点150, 平面检查点223, 。进行数据采集时, RTK状态为固定解状态, 把DLG所对应的相应平面数据坐标和检验数据进行系统的比较和计算, 最终得出DLG高程误差为0.15m, 平面误差为0.15m, 满足实际设计需求。
总结:综上所述, 无人机免像控技术因其具备的独特优势, 目前在测绘行业中应用比较广泛, 其作用效果与日俱增。通过实地研究发现, 天狼星无人机在进行航测时对像控点的测量和设立进行了省略, 同时通过进行内业处理利用计算机技术自动完成拼接, 在一定程度上缩短了任务周期, 工作效率大幅度提升, 勘测人员的工作强度和任务量也有所下降, 相信在科技的不断发展下无人机免像控技术因其具备的独特优势, 在未来的生产生活中可以更好发挥其作用。
摘要：无人机免像控技术目前在我国无人机航测中得到广泛应用, 同时免像控无人机航测技术也是未来航测发展的主流趋势, 采取无人机免像控技术不仅加快了作业进程, 同时大大提升了工作效率。本文对无人机航拍系统概述进行简单介绍, 并结合具体案例对该技术在地形图测量中的实践进行重点分析。
关键词：无人机,免像控技术,地形图测量
[1] 王小龙, 陈文新, 敖庄哲, 等.天狼星免像控航摄系统与Inpho系统在无人机遥感数据后处理中的对比[J].测绘通报, 2018 (7) :160-163.
[2] 孟庆鹏, 孙斌, 凌清.天狼星无人机大比例尺测图精度分析[J].测绘通报, 2018 (3) :158-161.
[3] 冯林, 李斌兵.利用无人机倾斜影像与GCP构建高精度侵蚀沟地形模型[J].农业工程学报, 2018, 34 (3) :88-95.
