基于无人机航空摄影测量制作正射影像图的关键技术
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摘要：无人机航空摄影测量系统作为一项空间数据获取的重要手段，具有快速高效、机动灵活、精细准确、作业成本低、适用范围广、影像实时传输、高危地区探测等重要特点，在小区域和常规飞行困难地区快速获取高分辨率影像方面具有明显优势。本文介绍了无人机航空摄影测量系统的组成，利用无人机航空摄影测量系统获取高分辨率航空影像，制作出高精度的正射影像图。针对无人机航摄数据的特点，在制作正射影像图的过程中，有一些区别于传统航空摄影测量的关键技术。
关键词：无人机；航空摄影测量系统；正射影像图；关键技术
1、无人机航空摄影测量系统组成
无人机低空遥感系统包括硬件平台系统和相配套的软件系统，其中硬件平台由航摄任务系统、无人机、自动控制系统、地面站、通讯系统等五部分构成。如图1所示。
自动控制系统由飞控计算机、GPS、三轴陀螺仪、气压高度计、空速传感器等组成；任务系统包括三轴稳定平台、数码相机；通讯系统实现测区航线信息上下传、飞行状态信息及视频图像实时下传；地面站负责测区航线规划、控制信息上传，以及下传信息实时显示与处理等功能。
2、无人机航空摄影测量系统特点
无人机在航空拍摄过程中具有如下特点：（1）在云下低空航摄以获取高精度遥感影像，由于其体积小，重量轻，因而受低空气流变化影响显著。受气流影响大从而造成获取的影像的旋偏角较大。（2）由于低空航摄所用的传感器为相机属于非量测相机，即并非针对航空摄影测量系统所研制，因而相机的内方位元素（X0，Y0，f）未知，因此其镜头畸变既包括光学成像系统和CCD纵横方向排列不垂直性而引起的系统畸变误差，也包括CCD组件空间排列不均匀导致随机畸变误差。由于镜头畸变对航空摄影测量的精度影响较大，虽然在进行高精度的测量模式作业前已经根据需要对相机进行严格的标定，但是这种标定无法消除所有的镜头畸变[1]。（3） 无人机航空摄影测量系统获取的航片数量多，但像幅较小，基线短，因而重叠度较大且不规则。
因此，针对无人机航空摄影系统的特点，运用该系统制作正射影像图具有以下关键技术需要解决。
3.1、对较大旋偏角的处理：相邻像片的主点连线与像幅沿航线方向两框标连线间的夹角称为像片旋角，产生像片旋偏角的原因是由于在进行空中摄影时，飞机不能处于绝对平稳状态，摄像机定向不准确造成的。有像片旋角会使重叠度受到影响，针对无人机航摄数据，旋偏角一般不应该大于15o，可以在确保像片的航向重叠度和旁向重叠度满足要求的前提下，个别的像片旋偏角最大不超过30o，在同一条航线上旋偏角超过20o的像片数不能超过三片。旋偏角超过15o的像片数不应超过该摄区像片总数的10%。
3.2、无人机航空摄影测量系统获取的航片数量多，但像幅较小， 因此最好借助于专门针对无人机影像数据后处理的软件，实现无人机影像数据的快速处理，现在国内较为流行的无人机数据后处理软件是由中国测绘科学研究院、北京测科空间信息技术有限公司、武汉大学遥感信息工程院、武汉航天远景科技有限公司等无人机后处理软件研发单位所研制，分别研制了PixelGrid-UAV无人机数据处理技术；MCC多相机拼接及畸变纠正、MAP-AT空三、MAP-LCS自动核线自动立体切换无人机测图软件无人机数据处理技术；DPGrid数字摄影测量网格系统无人机数据处理技术；DatMatrix +（Mapmatrix）+EPT 无人机处理模块包无人机数据处理技术，保证无人机航空影像数据能够满足制作中大比例尺地图的需求。
3.3、由于无人机航拍携带的是非量测型数码相机，因此其照片的边缘变形非常大。所以可以利用栅格影像裁剪工具， 将边缘部分裁剪掉， 对所有影像先做粗处理。通过匀色和裁边处理为后续处理提供了精度保障。
4、结论
本文研究了无人机航空摄影系统制作正射影像图的关键技术。首先介绍了无人机航空摄影测量系统的组成和影像获取过程。在此基础上总结了无人机航空摄影测量系统的特点。最后分析了利用所获图像制作正射影像图的关键技术和解决思路。
参考文献：
[1] 崔红霞，孙杰，林宗坚，等.非量测数码相机的畸变差检测研究[J].测绘科学，2005，30（1）：122-125.