分析无人机航测在山区水利测绘中的必要要素
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【摘要】无人机航测是近年来新兴起的一种航空遥感技术，随着其技术的不断成熟，目前已经被逐渐的应用到了应急测绘、资源监测、工程建设等方面。无人机航测在获取空间数据上具有影像传输实时、地形广泛、成本低等优点。
目前航天摄影技术体系正在逐渐的走向成熟，尤其是在国家地图测绘过程中有着不可代替的作用，但在比例尺、小区域成图任务时则陷入了一种无能为力的局面。造成这一现象的主要原因就是传统的航空测量的精准度虽然能够满足大比例尺成图，但却无法满足小区域。而无人机航空摄影技术的出现恰好解决了这一问题。
一、无人机的类型
为了促进我国的经济发展及合理的对能源进行分配，为了顺利的完成建立水利工程的目标，就必须要进行水利测绘，受我国地理环境影响，我国水利资源多数都分布在我国的西部地区，而且这些地区多数都处于高山峡谷之中，这给水利测绘带来了巨大的麻烦。在高山地区中河流存在的地形环境恶劣，河流的两端通常都是非常陡的坡，在河谷地带因为高度上的变化也会引起气候的变化，这样会导致周围的环境较为恶劣[1]。在这种环境下使用无人飞机对环境进行航拍，飞机应当具有较强的抗风能力和稳定性。在河谷地区工作人员的视线将会受到一定的限制，因此无人飞机在起飞、降落、飞行等过程应当更加容易被控制，在操作过程中，因为无人飞机控制难度大而造成飞机莫名失踪的案例屡见不鲜。固定翼无人机是一种适合山区水利测绘的飞机，如图1所示。
图1固定翼无人机
固定翼无人机的起降和起飞主要通过动力系统和机翼的滑行完成，同时固定翼无人机也具有较强的抗风能力。固定翼无人飞机的种类较多，在搭载遥感传感器上不会存在问题，同时在起飞放上也具有滑行、车载、弹射等起飞方式，在降落上具有撞网、滑行和伞降等降落方式，同时还具有载荷大、速度快、成效高等优势，主要适用于1：1000或1：2000的航拍[2]。
二、遥感传感器
针对遥感器的选择应当由不同的遥感任务而定，常用的机载遥感设备有光学相机、红外扫描仪、磁测仪、雷达等。通常情况下在测绘中使用的遥感设备应当具有体积小、精度高、数字化等特点。目前在无人机中最常用的是扫描仪（或小型数字相机）作为机载遥感设备，目前测量相机主要分为专业量测相机和非量测相机两种，现在我国的多数无人飞机通常使用的都是非量测相机，因为同专业的量测相机相比，非量测相机具有畸变差大、像幅小等问题，因此在使用前应当对相机进行详细的校正。在对非量测相机进行校验时应当从以下几个方面入手：测定主距位置、主点和光学畸变系数。
在水利测区1：2000的比例尺成图要求下，航摄地面采样距离（GroundSalnpleDIStanCe）通常情况下应当在16到21厘米之间。传统的比例时已经无法准确的反应数据相机的成图能力、对摄影测量来说，只有同GSD相同的影像，才具有对地面物体目标的判断能力。例如，
在同一台高度的无人航测飞机上上放置两台焦距相同的数字相机，虽然它们的比例尺度相同，但受像元尺寸不同的影响，也将会造成影响到GSD，从而导致差异的存在，通常情况下影像GSD同成图比例尺间是一种稳定的对应关系。
三、数据处理
在航测成图过程中要求航片旁向重叠度（25%-35%）与航向重叠度（55%-65%）。像片旋角应当小于6度，像片倾角应当小于2度。航线弯曲度应当小于3%。
无人机遥感系统多使用扫描仪（或小型数字相机）作为机载遥感设备同传统航片比较，具有数量多。像幅小等特点，因此应当针对遥感影像具有的特点及相机在拍摄过程中的几何模型和姿态数据对图像进行校正，目前来看应当通过计算机技术开发出相应的软件进行交互式处理。同时还应当开发影像快速识别和快速拼接软件，实现对飞行质量。影像质量的快速处理和快速检查，从而满足整套系统在应用中的快速性。航测模块是水利测绘中最重要的模块之一，它会直接影响对航测进度以及质量产生影响。下面我们就DPGrid低空处理系统为例进行论述。如图2所示。
图2 DPGrid低空处理系统工作流程
在工程管理模块中主要包含三部分，分别是：航带设置、参数设置、影响预处理。在参数设置中应当包括工程参数设置、测区工程的建立、参数控制、相机参数，通常情况下将.cmr文件进行直接导入即可。在航带设置过程中依据影像对航带进行排列即可，影像预处理主要指的是对原始影像进行旋转、改正其主点、快速视图和金字塔影响的合理处理。
自动空三软件是自动控模块中的重点内容，在自动控模块中主要包含了智能挑点、匹配、成果输出等过程。智能挑点是DPGrid处理软件同市面上其它软件相比的一个重要优势，通过航带间对应的影像点进行传递，并利用影响构件对存在的误差配点进行合理剔除。最后利用人工对交互是编辑部分进行干预对具有错误的像控点进行剔除，有效的对空三精度进行了提高。
虽然无人机内业务流程成同传统的摄影数据处理流程具有很多类似点。但因为无人机影像分辨率高其单幅覆盖的范围较小，所以在对像控点上要比传统的影像测量要求更高。因为对无人机的像控点要求更高，所以在布设密度上也应该更加的密集。通常情况下，应当采用全野外，利用平高网法进行布点，同时应当确保每条航带间都具有连接像控点。在这里需要特殊注意的是同传统布设机像控点法有所不同，无人机控点布设需要工作人员在航片上刺出合理的控像点。在无人机起飞前应当有工作人员预先铺设点，并且要做好相应的标志，在让无人机进行起飞，这样布设起来更加简单。
结束语：
无人飞机重量轻、体积小等特点，因此在飞行过程中及容易被风干扰，在飞性过程中，其实际飞行路线以及飞行的姿态都会受到自然天气的影响而发生变化，特别是在一些高山地区，因为云层高度会有所下降，因此导致了飞机将会在云上飞行，这就严重的影响了航片的质量。因为山区地形复杂，所以在控制点的布设上往往存在较大的难度，部分地区无法铺设控制点，从而导致测绘出的结果同实际将会有所差别。无人机航测技术目前还是一个新领域，工作人员对设备、技术等方面的掌握还不是十分的成熟，因此在今后的发展中需要工作人员的不断努力，扬长避短，促进发展。
参考文献：
[1]张强.低空无人直升机航空摄影系统的设计与实现[J].郑州：中国人民信息工程2011，10（12）：21-23.
[2]金伟，葛宏立，杜华强，徐小军.无人机遥感发展与应用现状[J].遥感信息，2012，8（21）： 88-92.