知识点4
无人机倾斜摄影测量

无人机低空摄影测量技术，以获取高分辨率数字影像为应用目标，以无人驾驶飞机为飞行平台，以高分辨率数码相机为传感器，通过3S技术在系统中集成应用，最终获取小面积、真彩色、大比例尺、现势性强的航测遥感数据。

无人机低空摄影测量主要用于基础地理数据的快速获取和处理，为制作正射影像、地面模型或基于影像的区域测绘提供最简捷、最可靠、最直观的应用数据。

无人机和各类小型倾斜摄影系统的涌现，使得倾斜影像数据的获取变得非常便捷。数据获取的瓶颈已经破解，成本也将逐步降低。

计算机集群、图形处理器（GPU）、倾斜影像三维建模软件技术的进步，使得三维建模的效率大幅提升。

就目前情况来看，倾斜摄影三维建模工作所涉及的无人机、倾斜摄影系统、计算机集群、三维建模软件等，已可以满足批量化倾斜影像获取和三维建模处理工作的要求，基本具备了工程化和规模化的条件。无人机倾斜摄影测量已具备工程化条件。

1.无人机低空摄影测量优点

作为卫星遥感与普通航空摄影不可缺少的补充，无人机低空摄影测量主要有以下优点：

（1）影像获取快捷方便

无需专业航测设备，普通民用单反相机即可作为影像获取的传感器，操控手经过短期培训学习即可操控整个系统。

（2）机动性、灵活性和安全性

无需专用起降场地、升空准备时间短、容易操控，特别适合应用在建筑物密集的城市地区和地形复杂地区以及南方丘陵、多云区域。

（3）低空作业，可获取分辨率高、多角度（视角）影像

由于是低航空摄影，一般在云下飞行，使用电荷耦合器件（CCD）数码相机作为传感器，具备垂直与倾斜摄影能力，搭载全球定位系统（GPS）定位装置，可获取比卫星遥感和普通航摄更高分辨率的影像。同时，可低空多角度摄影获取建筑物侧面的纹理信息，弥补了卫星遥感和普通航空摄影遇到的高层建筑遮挡问题。空间分辨率能达到分米甚至厘米级，可用于构建高精度数字地面模型及三维立体景观图的制作。

无人机为低空飞行，飞行高度在50～1000m，属于近景航空摄影测量，摄影测量精度达到了亚米级，精度范围通常在0.1～0.5m，符合1∶1000的测图要求，能够满足城市建设精细测绘的需要。

（4）成本相对较低、操作简单

无人机低空航摄系统使用成本低、耗费低、对操作员的培养周期相对较短、系统的保养和维修简便、可以无需机场起降。它是将摄影与测量集为一体的航摄方式，可实现测绘单位按需开展航摄飞行作业这一理想生产模式。

（5）周期短、效率高

对于面积较小的大比例尺地形测量任务（10～100km ² ），受天气和空域管理的限制较多，大飞机航空摄影测量成本高；而采用全野外数据采集方法成图，作业量大，成本也比较高。将无人机遥感系统进行工程化、实用化开发，则可以利用它机动、快速、经济等优势，在阴天、轻雾天也能获取合格的影像，从而将大量的野外工作转入内业，既能减轻劳动强度，又能提高作业的效率和精度。

（6）能够在特殊环境下工作

能够在危险和恶劣环境下（如森林火灾、火山爆发等）直接获取影像，即便是设备出现故障，发生坠机也无人身伤害。

2.无人机遥感影像存在的问题

无人机低空遥感系统凭借着众多的优势，在图像的实时获取、环境监测、地理国情监测及应急指挥需求、土地利用动态监测、地质环境与灾害勘察、地籍测量、地图更新等领域得到充分的应用。但是，与传统的航天和航空影像相比，无人机遥感影像还存在以下问题。

（1）姿态稳定性差、旋偏角大

无人机在飞行时由飞控系统自动控制或操控手远程遥控控制，由于自身质量小、惯性小，受气流影响大，俯仰角、侧滚角和旋偏角较传统航测来说变化快，致使影像的倾角过大且倾斜方向没有规律，幅度远超传统航测规范要求。

由于姿态稳定性差、旋偏角大，比例尺差异大，降低了灰度匹配的成功率和可靠性。

（2）像幅小、数量多、基高比小

受顺风、逆风和侧风影响大，加上俯仰角和侧滚角的影响，航带的排列不整齐，主要表现在重叠度（包括航向和旁向重叠度）的变化幅度大，甚至可能出现漏拍的情况。为了保证测区没有漏拍，通常是通过提高航向和旁向重叠度的方法来避免，同时普通单反相机像幅相对专业数码航摄仪来说像幅小，在保证预定重叠度情况下，整个测区影像数量成倍数增多，基高比也相应变小。

像幅小、影像数量多，导致空三加密的工作量增多、效率降低，航向重叠度和旁向重叠度不规则，给连接点的提取和布设带来困难，基高比小无疑对高程的精度也造成一定的影响。

（3）影像畸变大

相比传统的航空摄影，无人机低航空摄影选取CCD数码相机作为成像系统。而较专业航摄仪来说，小数码影像（普通单反拍摄的）畸变大，边缘地方畸变可达40个像素以上。

若不考虑小数码影像的畸变差，直接使用将影响空三加密的精度。