董媛媛

摘要：隨著測繪技術的發(fā)展，無人機航拍已成為小范圍地形測繪的主要手段。與傳統(tǒng)的人工測量方法相比，利用無人機對土地進行空中測量投資較少，操作簡單。工作人員只需要熟練使用無人機就可以勝任工作，通過無人機航測得到的數(shù)據可靠性高。通過軟件處理后，可以生成相應區(qū)域的航測圖，了解該區(qū)域土地資源的具體信息。文章以大疆精靈4 RTK為例，詳細介紹了其在土地測繪中的應用。

關鍵詞：小型無人機;航測技術;土地測繪;應用

1無人機航測技術概述

1.1無人機航測系統(tǒng)的組成

無人機航測系統(tǒng)由多個部分組成，比如無人飛行平臺、通信設備、地面信息接收處理設備等。此外飛行控制系統(tǒng)、影像獲取設備也是無人機航測系統(tǒng)的重要組成部分。而飛控系統(tǒng)則又可以分為陀螺儀、GPS系統(tǒng)、微處理器等。陀螺儀的作用是使無人機飛行姿勢更加穩(wěn)定，GPS的作用是及時取得飛行平臺位置信息，而微處理器的作用則是對無人機進行控制，使其自主飛行。而對無人機影像進行接收和顯示的數(shù)據接收終端和控制無人機拍攝的設備則屬于地面配套設備。

1.2無人機航測技術的特點

無人機航測技術能夠幫助相關人員及時取得分辨率非常高的數(shù)字影像。當飛行平臺和數(shù)碼相機進行完美的配合以后，就可以利用3S技術開展系統(tǒng)集成，這樣就能夠在比較小的范圍之中取得比例大、色彩真實的航測遙感數(shù)據。

（1）與傳統(tǒng)航測存在區(qū)別。無人機航測使用的數(shù)碼相機并非測量專用相機，這種普通數(shù)碼相機鏡頭畸變量更大。在無人機航測過程中，通過這種相機進行的低空寬視角拍攝，視點的變化會使得底物幾何變形增大，匹配率隨之下降。無人機航測與傳統(tǒng)航測數(shù)據比起來，其數(shù)據量較大。因為無人機航測采用了低空、寬相幅，經常會出現(xiàn)比較大的旋轉角。雖然人們通過各類措施對這種旋轉角進行了處理，但是也很難達到規(guī)范的15度偏角以內的要求。

（2）環(huán)境需求低。采用無人機的平臺其上升和下降的靈活度都非常高，這就使得其對環(huán)境的要求大幅度下降。即便周圍環(huán)境非常惡劣，也能夠進行野外作業(yè)。舉個例子，無人機對升降跑道的要求并不高，只要有長度在100～200m的空曠公路或者硬地，無人機就可以在此起降，這就是其應用范圍大幅度增加。當航測地點的地形為丘陵或者山地的時候，無人機的優(yōu)勢也就變得越來越明顯。無人機受云霧的干擾并不大，而且無人機的調整能力也很強。他們在航測過程中可以隨時調整飛行方案，這就使得氣候變化對行測產生的影響大幅度規(guī)避。無人機還能夠進行自主飛行，這就使得無人機的控制要求大大降低。同時為了做好無人機保護工作，各類保護措施也都已就位，比如滑翔、降落傘等。

（3）受到的約束較小。無人機在進行行測的時候，其作業(yè)空域一般都不會超過1000m。該范圍屬于超低空或者低空，在這一范圍無人機所受的約束很小，辦理空域申請也比較容易。除了一些機場和邊境附近的特殊區(qū)域以外無人機都可以出現(xiàn)，這就使得其機動性大幅度提升，在分辨率非常高的數(shù)碼影像獲取方面速度也越來越快。

（4）無人機的成本較低。目前無人機技術等級程度變得越來越高，攜帶起來也變得很方便，對運輸條件的要求較低。無人機系統(tǒng)的費用較低，操作起來又非常簡單，與飛機相比無人機學習成本要低很多，而這種很低的成本卻能夠獲得較高的回報。

（5）作業(yè)區(qū)域小。無人機航測系統(tǒng)有一個短板，那就是其續(xù)航時間并不長，因為無人機所用的電池會對其續(xù)航時間產生約束，所以無人機的作業(yè)范圍并不大。而且受拍攝設備局限，無人機航拍系統(tǒng)的相片篇幅都比較小。

2小型旋翼無人機航測工作流程

在小型旋翼航測無人機中，大疆無人機因其操作方便、成本低廉，在小范圍土地測繪工作中被廣泛應用。以大疆精靈4 RTK為例，影像數(shù)據處理采用Bentley公司的ContextCapture軟件（簡稱CC）。

2.1航測準備

航測準備是到達測區(qū)之前應提前做好的前期準備工作。其中飛行器準備工作要求配備足夠數(shù)量的飛行電池。通常每塊大疆精靈4 RTK的電池正常飛行18～24min，而充電時間約為50min。具體每塊電池的工作時間不僅與測區(qū)面積和形狀、飛行高度、重疊率等有關，還與電池使用壽命及當時氣溫有關。測繪人員可根據需要攜帶多塊電池和充電器，邊用邊充，以便航拍工作“無縫”連接，以提高作業(yè)效率。除此之外，還應考慮遙控器電池的使用時間，最好預備1塊備用電池以便輪流充電使用。另外，測區(qū)范圍應提前準備，建議采用相關地圖軟件制作的測區(qū)地標kml文件導入遙控器中使用，該方法比在遙控器界面中手繪測區(qū)范圍更精確。雖然大疆精靈4 RTK可以在免像控點的情況下進行測圖，但控制點能有效提高飛行器航測成圖的精度。因此，合理布設像控點，準確測定其坐標是航測準備階段的1個重要環(huán)節(jié)。

2.2航線規(guī)劃

航線規(guī)劃首先要保證飛行器遙控器的網絡連通。通過遙控器上安裝有sim卡的4G網卡來實現(xiàn)聯(lián)網，并用網絡RTK賬號正確登陸服務器，并確保RTK獲得固定解。如果只對測區(qū)進行正射影像數(shù)據采集，則可只采用攝影測量2D的航線規(guī)劃方式，以節(jié)省航拍時間。航線規(guī)劃中最重要的是要保證安全的飛行高度，注意測區(qū)內的最高地物，飛行高度和返航高度要高于測區(qū)內最高地物的髙度。

2.3相機參數(shù)設置

相機參數(shù)設置主要是為了獲取清晰的航拍相片，通常按默認設定。拍攝模式建議采用定時拍攝;拍攝完成后選擇自動返航;云臺角度在拍攝正射影像時選擇-90°;為了提升建圖精度，建議關閉畸變修正功能。

2.4航拍作業(yè)

大疆精靈4 RTK無人機的航拍作業(yè)基本是自動完成。當飛行器電量降低到警戒值時，會發(fā)出提示。飛行器根據剩余電量和到已記錄的起飛點距離進行智能判斷，并選擇合適時機返航，無需人工干涉。當飛行器降落后，更換電池后可按照未完成的航線繼續(xù)拍攝。

2.5影像處理

當飛行任務結束后，將飛行器上儲存卡中的航拍照片導入電腦中以備處理。流程中需要注意：相機參數(shù)信息保存在照片中，可以用記事本打開照片找到相關參數(shù);POS信息是每張照片的空間位置信息，其格式要規(guī)范，要與照片名稱一致;在影像上標記控制點后進行初次空三解算，可以得到控制點的大致位置，以便通過更多包含控制點的照片上精確標記控制點，當所有控制點標記完成后進行再次空三解算，以使得所有像控點都被準確標記;重建項目進行影像拼接，在空間框架內選擇正確的坐標系，瓦片大小要適宜，需要調整瓦片大小，使得重建需要的內存小于電腦內存，充分考慮留給系統(tǒng)運行的內存空間;如果之前設定的是構建測區(qū)的三維模型，則在三維模型構建成功后選擇生成測區(qū)的正射影像圖。如果只需要獲取測區(qū)正射影像，可以在工程中直接選擇生成正射影像圖。

綜上所述，在現(xiàn)階段的土地資源管理工作中，通過應用無人機航測技術，可極大提高土地測繪效率和質量。城市化不斷發(fā)展背景下，必須采取可靠、科學的技術落實對土地資源的精細化管理，以精準的數(shù)據信息為管理工作提供基礎支撐，保證土地資源管理的有效性。

參考文獻

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