无人机航测工作流程与数据采集方案

2022/06/21

随着无人机与数码相机技术的发展，基于无人机平台的数字航摄技术已显示出其独特的优势，作为传统航空摄影测量手段的有力补充，无人机航测具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业成本低、适用范围广、生产周期短等特点，在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取方面具有明显优势。
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无人机与航空摄影测量相结合使得“无人机数字低空遥感”成为航空遥感领域的一个崭新发展方向，可广泛应用于国家重大工程建设、灾害应急与处理、国土监察、资源开发、新农村和小城镇建设等方面，尤其在基础测绘、土地资源调查监测、土地利用动态监测、数字城市建设和应急救灾测绘数据获取等方面具有广阔前景。
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无人机航测的具体特点和优势：
1.快速反应
无人机航测通常低空飞行，空域申请便利，受气候条件影响较小。对起降场地的要求限制较小，可通过一段较为平整的路面实现起降，在获取航拍影像时不用考虑飞行员的飞行安全，对获取数据时的地理空域以及气象条件要求较低，能够解决人工探测无法达到的地区监测功能。升空准备时间15分钟即可、操作简单、运输便利。
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2.时效性性价比
传统高分辨率卫星遥感数据一般会面临两个问题，第一是存档数据时效性差；第二是编程拍摄可以得到最新的影像，但一般时间较长，同样时效性相对也不高。无人机航测则可以很好地解决这一难题，工作组可随时出发，随时拍摄，相比卫星和有人机测绘，可做到短时间内快速完成，及时提供用户所需成果，且价格具有相当的优势。相比人工测绘，无人机每天至少几十平方公里的作业效率必将成为今后小范围测绘的发展趋势。
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3.监控区域受限制小
我们国家面积辽阔，地形和气候复杂，很多区域常年受积雪、云层等因素影响，导致卫星遥感数据的采集受一定限制。传统的大飞机航飞国家有规定和限制，如航高大于5000m，这样就不可避免的存在云层的影响，妨碍成图质量。另外还有一定的危险，在边境地区也存在边防的问题。而无人小飞机就很好的解决了这些问题。不受航高限制，成像质量、精度都远远高于大飞机航拍。
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4.地表数据快速获取和建模能力
利用无人携带的数码相机、数字彩色航摄相机等设备可快速获取地表信息，超高分辨率数字影像和高精度定位数据，通过全自动建模系统Dp Smart等软件可以生成DEM、三维正射影像图、三维景观模型、三维地表模型等二维、三维可视化数据。

无人机航测一般需要经历以下流程：现场勘察——飞行环境——设备检查——航高确定——像片重叠度
1.现场勘察
作业员在进行无人航测前，需要先对测区周围环境进行踏勘，收集地形地貌信息、周边重要设备和交通信息，为无人机的起飞、降落和航线规划提供准备。
对于敏感区域，如机场、军事区域、人群密集区域等地方，在航测前需要向当地民航空管部门申请空域。一般来说，申请空域需要准备以下材料：临时空域申请函、任务来源、单位资质、飞行器资料、飞行员资质五大内容。
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无人机登记网站
2.飞行环境
外业航飞前，需要根据测区等相关资料对无人机系统性能进行评估，判断飞行环境是否满足飞机的飞行要求。影响无人机飞行的因素主要包括以下四个方面：
1）海拔。测区的海拔应该满足无人机的作业要求，无人机飞行的高度应该大于当地的海拔和航高。
2）地形、地貌条件。地形和地貌主要影响无人机成图的质量，对于地面反光强烈的地区，如沙漠、大面积的盐滩、盐碱地等，在正午前后不宜摄影。对于陡蛸的山区和高密集度的城市地区，为了避免阴影，应在当地正午前后进行摄影。
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3）风气和风向。地面的风向决定无人机起飞和降落的方向，空中的风向对飞行平台的稳定性影响很大，尽量在风力较小时进行摄影航测。
4）电磁和雷电。无人机空中飞行平台和地面站之间通过电台传输数据，要保证导航系统及数据链的正常工作不受干扰。在实际到达现场时，应记录现场的风速、天气、起降坐标等信息，留备后期的参考和总结。
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3.设备检查
无人机飞行前，要对所有设备、装置进行检查，包括航测相机检校，飞机性能检测，电池电量，飞机内部各部件之间的紧密、电台、GPS等。在环境复杂的山区航飞时，为了防止飞机丢失，可以在飞机上配置移动定位设备。
4.航高的确定
像片比例尺定义为像片上的线段与地面上相应水平线段之比：1/m = f/H
公式中，H为相对测区平均水平面的高度，f为相机中心到像平面的距离垂距即焦距。
航测比例尺的选定取决于测图比例尺，大体与测图比例尺相当。选定了相机和比例尺以后，可根据公式计算航高。在飞行时，飞机应按照预定的航高飞行，同一航线内各摄站的航高差不得大于40m。
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5.像片重叠度
在传统摄影测量学中，航向重叠度一般规定为60%，最小不得小于43%，最大不大于74%；旁向重叠度一般规定为30%，最小不得小于14%，最大不大于40%。无人机进行航测时，根据项目需求不同，可分为以下三种。
1）航测生产地形图：航向重叠度一般设置为80%；旁向重叠度一般设置为60%，记为(80x60)。
2）生产正射影像DOM，航向重叠度一般设置为70%，旁向重叠度一般设置为60%，记为(70x60)。
3）无人机倾斜三维建模要求航向重叠度和旁向重叠度至少均为70%，记为(70×70)。