无人机航测(提高影像精度，控制测绘质量无人机航测要点)

Journal of Geodesy and Geoinformation Science

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无人机航拍测绘具有精度高、作业效率高、数据分析能力强的特点，很大程度上解决了人工测绘的痛点。因此，无人机在测绘工程中的应用越来越广泛。那么，先掌握无人机航拍注意要点，才能充分发挥无人机优势，减轻测绘负担。

一、航拍总技术流程

二、航拍测绘各步骤说明

测绘无人机小组航拍小组配备2-3人即可，航拍任务结束后对数据进行快速检查，检查合格后即可带回进行后续的数据处理工作。

1.飞行准备

飞行前的准备内容包括：选择航拍测绘设备、航线规划涉及、飞行方案涉及（确定航高及飞行速度、重叠度）

2.保持每天的工作日志

记录当天风速、天气、起降坐标等信息，并保存数据供日后参考和分析。

3.建立无线电台和地面站

无线电链路用于地面站和无人机之间的通信。目前，大多数测绘无人机使用无线电链路在无人机与地面站之间进行数据交换。

4.飞行执行

根据制定的分区航摄计划，寻找合适的起飞点，对每块区域进行拍摄采集照片。在设备检查完毕，并确认起飞区域安全后，将无人机解锁起飞。起飞时飞手通过遥控器实时控制飞机，地面站飞控人员通过飞机传输回来的参数观察飞机状态。飞机到达安全高度后由飞手通过遥控器收起起落架，将飞行模式切换为自动任务飞行模式。同时，飞手需通过目视无人机时刻关注飞机的动态，地面站飞控人员留意飞控软件中电池状况、飞行速度、飞行高度、飞行姿态、航线完成情况等，以此保证飞行安全。

5.飞行结束

无人机完成飞行任务后，降落时应确保降落地点安全，避免路人靠近。完成降落后检查相机中的影像数据、飞控系统中的数据是否完整。数据获取完成后，需对获取的影像进行质量检查，对不合格的区域进行补飞，直到获取的影像质量满足要求。

三、无人机航拍影像质量检查方法

1 避免无人机航拍影像曝光

影像的曝光过度或不足、影像的重影、散焦与噪点，将严重影响三维建模的质量。为了避免这类曝光问题、在外出航拍时尽量提前看天气预报，在多云的天气拍摄比大晴天更好，如果必须在晴天拍，最好选择中午左右使阴影区域最小化。

2 无人机航拍快门选择

拍摄前调试使用最合适的快门、光圈、ISO值。参数相同点：都可以调节曝光的明暗度，光圈大、ISO高、快门速度慢都会曝光过亮；不同点：光圈可调节景深，小光圈景深大，大光圈景深小；景深无法通过ISO快门来控制，这就是光圈和ISO快门的区别。ISO除了明暗调节还有一个特点是降低画质，ISO高了画质就会降低，所以升高ISO在三要素里是最后考虑的，实在不行才提高ISO。

3 其它技术总结

（1）相机感光体CCD的尺寸、焦距以及像素的大小直接影响影像的精度从而影响模型的精度。

（2）在相机参数不变的情况下，无人机飞行高度（曝光点到地物的高度）是决定模型精度高低的关键因素。

（3）在建模的过程中，需要知道相机感光体CCD的尺寸说到传感器的尺寸，其实是说感光器件的面积大小，这里就包括了CCD和CMOS。感光器件的面积越大，CCD/CMOS面积越大，捕捉的光子越多，感光性能越好，信噪比越高。

（4）传感器尺寸越大，感光面积越大，成像效果越好。1/1.8英寸的300万像素相机效果通常好于1/2.7英寸的400万像素相机(后者的感光面积只有前者的55%)。

（5）而相同尺寸的传感器像素增加固然是件好事，但这也会导致单个像素的感光面积缩小，有曝光不足的可能。

（6）拍摄好的影像，不要进行任何的编辑，包括改变尺寸、裁剪、旋转、降低噪点、锐化或调整亮度、对比度、饱和度或色调。

（7）CC建模软件不支持拼接的全景图作为原始数据。

（8）飞行过程中的数据会有一定的图像模糊，尤其是旋翼倾斜上使用的普通相机，对于微单相机来说，运动模糊是不可避免的。运动模糊会导致特征点提取不准，从而：空三处理中的连接匹配带来很大的影响；三维重建中的粗匹配产生较大的影响。

（9）模型重建要求连续影像之间的重叠部分应该超过60%，物体的同一部分的不同拍摄点间的分隔应该小于15度。

（10）规划航线拍摄时，建议采集航向重叠度75%以上，旁向重叠度不小于70%的影像。为实现更好的效果，更好的还原建筑，建议同时采集垂直和倾斜影像。并同时用小无人机低空采集高空相机拍不到的死角。

（11）尽量选择高分辨率的单反相机，建议2000万像素以上。避免使用广角鱼眼镜头。最好是选择定焦镜头，如果使用变焦镜头，请将该镜头焦距设置成最大或最小值。

（12）将相机调整为最大分辨率模式；ISO值尽量低，否则高ISO会产生噪点；光圈值足够高（光圈越小越好），以产生足够的景深，背景不要太模糊；快门速度不应该过慢，否则轻微的动作会造成图像模糊。

（13）避免选择高反光、透明的物体，例如玻璃瓶，镜面等。如果容易反光的物体，最好使用柔光灯或在阴天下拍摄，尽可能没有亮点。

（14）避免选择有两面绝对对称的物体（形状和纹理都对称），例如单色立方体或有对应面一样纹理的立方体。

（15）避免有移动的物体在场景中，要保证被拍摄的背景环境是不变的。

（16）避免绝对平坦的物体，例如平口盘子等。避免绝对平坦的背景，有层次感会更好，背景颜色也不要选择单色的背景，最好是杂乱无章的图案。除了被合成的物体外，画面前景中不要有没用的物体。

四、无人机航拍如何提高影像精度

列举了一些影响成图因素。如果你的成图质量较差，你可以通过作业参数的调整来改善它。

(1)飞得更高

在满足精度的要求下，选择更高的高度进行飞行。更高的飞行高度可以让单个图像中覆盖更多的区域，可以提高无人机采集的效率。

(2)拍摄时间选择

在飞行之前检查天气很重要，选择光线充足的天气进行拍摄。在阴天飞行时，光照柔和均匀，比较有利于拍摄。当然我们可以通过安装滤镜模仿这种效果，减少由于地面反光、眩光造成的合成效果差。在光线不充足的情况下，可手动进行设置相机参数，增加光圈数值或提高iso，也可降低快门速度。任务过程中要适时调整相机参数，以适应较长的时间跨度

我们还建议尝试在上午10点到下午2点之间飞行。这样照片中的阴影更少，对后期的处理会有所帮助。还要避免在光照条件不佳的时刻进行建图作业，如日落黄昏时刻。

(3)在航线规划期间增加旁向重叠

增加旁向重叠率是让图像获得更好匹配的最简单方法，但是它会降低无人机的飞行效率。

(4)在航线规划期间增加航向重叠

这样可以让相机更快地拍照，从而提高航线上拍照的数量，但是受快门、RTK、存储的影响，会限制最大的飞行速度。

(5)坐标纠正

在中国大陆地区使用，请打开坐标纠正。若关闭，平面坐标会偏移几百米。国外用户，坐标纠偏默认关闭；若打开，平面坐标会偏移几百米

(6)最大的飞行速度

可以设置系统默认的最大的飞行速度。最大飞行速度为当前参数下可以设置的最快任务飞行速度，该速度受任务飞行高度和航向重叠率影响。

(7)关闭畸变修正

若使用大疆智图进行建图，可将原片直接导入大疆智图中，大疆智图会自动识别照片类型并对其进行去畸变处理；针对未去过畸变的图片，大疆智图会以写进照片里的相机畸变系数作为初值，在空三做完之后拟合一个更加准确地畸变系数，然后对照片进行去畸变，恢复为无畸变的照片参与后续的建图作业

(8)检查相机设置和单张相片质量

1)航测任务开始前需先对测区地面进行测光，避免因相机参数设置错误导致影像模糊欠曝、过曝等情况发生

2)任务结束后、内业前需及时检查任务影像，避免出现漏拍、错拍及由相机参数设置错误引发的照片质量不佳，发现后请及时进行补拍。

五、无人机航拍测绘质量如何控制

无人机航拍测绘质量主要是对飞行前、中、后，每一个环节都务必严格把控。是对飞行实施过程中的特殊情况进行把控。

飞行特殊情况四大处理原则

1. 穿越航线

原则上各相邻的平行航线需要有一到两条穿越航线进行垂直穿越，以用来后期数据处理中保证个条航线的连接精确。

2. 小十字飞行过程中的每个架次，为了对本架次数据进行精确的校正即在每个架次的正式航线数据采集前或数据采集后都要进行检校场飞行，即小十字飞行。

3. 补飞数据获取过程中可能会存在极少量的某些异常情况，造成某一区域的数据获取缺失等现象，对于产生数据漏洞的航线要进行补飞，补飞航线两端均要相应延长一部分，从而使得两次获得的数据能够很好的接边。

4. 数据异常

在飞行过程中可能会遇到极少的卫星信号瞬间失锁现象，或由于较恶劣的飞行条件，如较大的风或上升气流等造成飞机姿态变化较快时卫星信号不好，对于这种情况造成的POS数据有某些异常，应根据数据异常时间段是否在正式航线上和整个架次的POS数据精度来决定航线数据的有效性，对于无效数据的航线或架次将进行补飞。

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