孙嘉骏、汪诗奇、李磊
中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司 云南昆明 650051
摘要：本文介绍了无人机低空航空摄影测量技术特点，具备高度集成、低成本、高机动性、高分辨率等特点。并以某水电站库区枢纽区为例采用无人机低空航测技术制作DEM、DOM的应用实例，对航测技术无人机低空航空摄影测量在勘测、规划、设计、IBM建模、工程量计算等方面都具备高效、快捷的技术优势。
关键词：无人机；航空摄影测量；DEM；DOM；
0引言
在大型水利水电工程建设过程中，枢纽区勘测、设计资料数量繁多，这给数据的收集、汇总、查找工作带来了极大不便，利用率低，决策支持水平不高，将会延误建设工期，甚至造成不必要的损失，基于这一序列问题，结合当前先进的数据采集手段，基于无人机低空航测技术、三维GIS技术，在快速、高效获取地形、影像、数字高程模型信息的前提下建设基础空间和相关属性等信息，快速有效地做出分析决策。
1无人机低空航测技术
无人机低空航测技术是一种以先进的GPS定位技术和无人机遥感技术为核心，将无人机作为飞行平台，搭载云台，以全自动化摄影测量工作站为处理平台，通过集成、定制飞行控制系统、测控系统、3S技术以及通信系统，完成航测遥感数据的快速获取及处理的技术[1]。
2 无人机航空摄影测量特点
无人机航测系统具有高机动性、高分辨率、高度集成和低成本的重要特性，主要体现在以下几个方面[2]：
（1）体形小、消耗少，使用成本低，对操作员的培养周期相对较短。
（2）可以实现超低空飞行，可在云层下进行飞行航摄，弥补了卫星光学遥感和普通航空摄影常受云层遮挡的缺陷。
（3）能够实现适应地形和地物的导航与摄像控制，得到多角度、多建筑面的影像。
（4）具有周期短、效率高、成本低等特点，大大减少外业工作，提高勘测作业效率。
3无人机低空航测工程应用实例
本文以某测区大型水电站枢纽区及库区沿岸2KM范围内，约200KM2范围，制作生成DEM、DOM及线画图，利用DM-150型低空无人机遥感航摄系统平台，搭载Nikon D800传感器对目标区域进行航空摄影；航摄比例尺在1:20000～1:42857之间，摄影影像地面分辨率为0.2米，采用相机焦距35mm。测区平均地面高度为2200米，其相对航高为500～1600米，飞行高度3800米，飞行航片约5000张。
3.1 影像数据处理
本作业区采用专业的INPHO全数字摄影测量工作站对影像数据进行预处理，利用航飞POS数据空中三角测量，并提取DEM和DOM数据，用已有1:2000地形图对DEM和DOM数据进行几何纠正，并最终生成数字高程模型DEM和数字正射影像图DOM。
3.2 空三平差计算
自有网空三平差后统计参数如下：
外方位角元素平均标准差
omega 27.1[deg/1000]
phi 28.6[deg/1000]
kappa 13.2[deg/1000]
外方位角元素最大标准差
omega 27.1[deg/1000] at photo 3-532
phi 28.6[deg/1000] at photo 3-532
kappa 13.2[deg/1000] at photo 3-532
外方位线元素平均标准差
x 0.210 [meter]
y 0.168 [meter]
z 0.105 [meter]
外方位线元素最大标准差
x 0.210 [meter] at photo 2-317
y 0.168 [meter] at photo 4-158
z 0.105 [meter] at photo 3-532
区域网平差中误差sigma naught:4.1[micron]=0.9[pixel in level 0]
从平差结果看，自有网连接点匹配中误差在1个像元以内，空三成果满足规范要求，可用于后续DEM匹配与DOM正射纠正使用。
3.3 DEM制作
(1)DEM的格网间距采用2.0m×2.0m。
(2)格网点高程以米为单位，取位到分米，中误差：平地不大于±0.7m，丘陵地不大于±1.0m，山地不大于1.5m。
(3)接边精度：同名格网点上的高程较差不超过2倍格网点高程中误差。
(4)无数据区域高程赋值-9999。
(5)做好作业区自由边及分区两边数据接边工作。
DEM数据以ARCGIS GRD存储，有关附加信息文件等以ASCII元数据存储。
3.4 DOM制作
(1)DOM地面分辨率为0.2米。
(2)DOM影像应清晰，片与片之间影像尽量保持色调均匀，反差适中，图面上没有影像处理后留下的痕迹，在屏幕上要有良好的视觉效果。
(3) DOM影像接边时，接边重叠带没有出现明显的模糊和重影，相邻数字正射影像要经过严格接边。
(4)DOM影像图拼接后的影像按1:2000的标准图幅的图廓坐标进行分幅裁切，本实例测区共裁切了331幅正射影像。DOM的栅格图像数据用TIFF格式保存，坐标定位文件格式为*.tfw，记录影像地面分辨率、影像左上角像元中心坐标。
3.5 构建三维可视化场景
根据范围搜集、整理地形资料和遥感影像数据，同时集成已有的矢量数据、文字、标注等数据构建真实三维场景，全方位展示枢纽区的地形、地貌。对电站真实三维场景的定位、移动、旋转、居中等浏览操作，以及面积量算等功能。正射影像图DOM制作完成后，利用ERDAS、Potoshop专业影像处理软件对枢纽区制作正射影像挂图。测区构建真实三维场景和正射影像DOM如下所示：
图1 测区正射影像DOM图
4 结束语
随着现代测绘技术及仪器设备的高速发展及普及，地形图及数字专题图的快速高效获取以及多形式数字化产品制作日趋成熟，在大数据时代、人工智能、IBM设计、机载Lidar技术配合下采用低空无人机航测技术，加强多专业一体化协同工作，促进勘测、设计、决策一体化实现，必将大大减少外业测绘工作，减少人力成本，提高勘测设计工作效率和质量。
参考文献
[1] 刘正林,常龙,徐兆岩.无人机低空摄影测量在电力工程中的应用论述.建材与装饰[J].2016(36)
[2] 雷闪.无人机低空摄影测量内外业技术流程.河南科技[J].2018(14)
[3] 孙林军.无人机低空摄影测量在城市测绘保障中的应用前景.城市地理[J].2016(14)