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無人機航測工作流程與數據采集方案

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無人機航測工作流程與數據采集方案

2022/06/21

隨著無人機與數碼相機技術的發展，基于無人機平臺的數字航攝技術已顯示出其獨特的優勢，作為傳統航空攝影測量手段的有力補充，無人機航測具有機動靈活、高效快速、精細準確、作業成本低、適用范圍廣、生產周期短等特點，在小區域和飛行困難地區高分辨率影像快速獲取方面具有明顯優勢。
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無人機與航空攝影測量相結合使得“無人機數字低空遙感”成為航空遙感領域的一個嶄新發展方向，可廣泛應用于國家重大工程建設、災害應急與處理、國土監察、資源開發、新農村和小城鎮建設等方面，尤其在基礎測繪、土地資源調查監測、土地利用動態監測、數字城市建設和應急救災測繪數據獲取等方面具有廣闊前景。
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無人機航測的具體特點和優勢：
1.快速反應
無人機航測通常低空飛行，空域申請便利，受氣候條件影響較小。對起降場地的要求限制較小，可通過一段較為平整的路面實現起降，在獲取航拍影像時不用考慮飛行員的飛行安全，對獲取數據時的地理空域以及氣象條件要求較低，能夠解決人工探測無法達到的地區監測功能。升空準備時間15分鐘即可、操作簡單、運輸便利。
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2.時效性性價比
傳統高分辨率衛星遙感數據一般會面臨兩個問題，第一是存檔數據時效性差；第二是編程拍攝可以得到最新的影像，但一般時間較長，同樣時效性相對也不高。無人機航測則可以很好地解決這一難題，工作組可隨時出發，隨時拍攝，相比衛星和有人機測繪，可做到短時間內快速完成，及時提供用戶所需成果，且價格具有相當的優勢。相比人工測繪，無人機每天至少幾十平方公里的作業效率必將成為今后小范圍測繪的發展趨勢。
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3.監控區域受限制小
我們國家面積遼闊，地形和氣候復雜，很多區域常年受積雪、云層等因素影響，導致衛星遙感數據的采集受一定限制。傳統的大飛機航飛國家有規定和限制，如航高大于5000m，這樣就不可避免的存在云層的影響，妨礙成圖質量。另外還有一定的危險，在邊境地區也存在邊防的問題。而無人小飛機就很好的解決了這些問題。不受航高限制，成像質量、精度都遠遠高于大飛機航拍。
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4.地表數據快速獲取和建模能力
利用無人攜帶的數碼相機、數字彩色航攝相機等設備可快速獲取地表信息，超高分辨率數字影像和高精度定位數據，通過全自動建模系統Dp Smart等軟件可以生成DEM、三維正射影像圖、三維景觀模型、三維地表模型等二維、三維可視化數據。

無人機航測一般需要經歷以下流程：現場勘察——飛行環境——設備檢查——航高確定——像片重疊度
1.現場勘察
作業員在進行無人航測前，需要先對測區周圍環境進行踏勘，收集地形地貌信息、周邊重要設備和交通信息，為無人機的起飛、降落和航線規劃提供準備。
對于敏感區域，如機場、軍事區域、人群密集區域等地方，在航測前需要向當地民航空管部門申請空域。一般來說，申請空域需要準備以下材料：臨時空域申請函、任務來源、單位資質、飛行器資料、飛行員資質五大內容。
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2.飛行環境
外業航飛前，需要根據測區等相關資料對無人機系統性能進行評估，判斷飛行環境是否滿足飛機的飛行要求。影響無人機飛行的因素主要包括以下四個方面：
1）海拔。測區的海拔應該滿足無人機的作業要求，無人機飛行的高度應該大于當地的海拔和航高。
2）地形、地貌條件。地形和地貌主要影響無人機成圖的質量，對于地面反光強烈的地區，如沙漠、大面積的鹽灘、鹽堿地等，在正午前后不宜攝影。對于陡蛸的山區和高密集度的城市地區，為了避免陰影，應在當地正午前后進行攝影。
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3）風氣和風向。地面的風向決定無人機起飛和降落的方向，空中的風向對飛行平臺的穩定性影響很大，盡量在風力較小時進行攝影航測。
4）電磁和雷電。無人機空中飛行平臺和地面站之間通過電臺傳輸數據，要保證導航系統及數據鏈的正常工作不受干擾。在實際到達現場時，應記錄現場的風速、天氣、起降坐標等信息，留備后期的參考和總結。
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3.設備檢查
無人機飛行前，要對所有設備、裝置進行檢查，包括航測相機檢校，飛機性能檢測，電池電量，飛機內部各部件之間的緊密、電臺、GPS等。在環境復雜的山區航飛時，為了防止飛機丟失，可以在飛機上配置移動定位設備。
4.航高的確定
像片比例尺定義為像片上的線段與地面上相應水平線段之比：1/m = f/H
公式中，H為相對測區平均水平面的高度，f為相機中心到像平面的距離垂距即焦距。
航測比例尺的選定取決于測圖比例尺，大體與測圖比例尺相當。選定了相機和比例尺以后，可根據公式計算航高。在飛行時，飛機應按照預定的航高飛行，同一航線內各攝站的航高差不得大于40m。
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5.像片重疊度
在傳統攝影測量學中，航向重疊度一般規定為60%，最小不得小于43%，最大不大于74%；旁向重疊度一般規定為30%，最小不得小于14%，最大不大于40%。無人機進行航測時，根據項目需求不同，可分為以下三種。
1）航測生產地形圖：航向重疊度一般設置為80%；旁向重疊度一般設置為60%，記為(80x60)。
2）生產正射影像DOM，航向重疊度一般設置為70%，旁向重疊度一般設置為60%，記為(70x60)。
3）無人機傾斜三維建模要求航向重疊度和旁向重疊度至少均為70%，記為(70×70)。

無人機航測數據采集的具體流程包含：航線規劃——外業控制測量——外業控制點布設——像控點測量

由于無人機數據采集流程較為復雜，在實際中，我們一般會利用EFly智能航測軟件輔助數據采集工作。

EFly智能航測軟件詳情：http://www.gongniudianqi.com/Products/eflyznhcrj.html

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