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摘要：本文介绍了轻小型无人机航摄系统及作业流程，结合轻小型无人机航摄的影像处理精度技术与航空摄影技术现状的分析，我们指出目前轻小型无人机航摄技术存在着一些问题，今后小微型无人机航摄技术将会越来越先进，应用也将越来越广泛。
关键词：小微型无人机；航摄技术；应用
0引言
经济与科技的发展，使得无人机技术被更加广泛地运用了起来。其作为目前最为热门的遥感技术之一，其相比较有人机，它的优势主要表现在：(1)机动性更强；（2）环境适应性更强；(3)具有极好的经济性。从21世纪初开始，我国在测绘地理信息方面开展了无人机航摄技术，并且做好相应推广工作。
1轻小型无人机航摄系统介绍
1.1轻小型无人机航摄系统组成
在本文中，所指的无人机为特指的搭载着小型摄像系统的轻小型无人机。在一般情况下，轻小型的无人机拍摄系统主要是由两个部分组成，即硬件部分与软件部分。其中，系统硬件包括飞行平台、载荷传感器系统、飞行控制系统、地面监控系统、数据传输系统、地面运输与保障系统共6个部分。其中，轻小型无人机飞行平台最大起飞重量不超过100kg，以汽油发动机为动力，最大续航速度不超过200km/h;载荷传感器系统一般为2000万像素以上的小像幅数码相机、小型数码摄录机或摄像头;飞行控制系统由机载GPS、磁航向仪、小型IMU、气压计、高度计等微小型传感器为代表的高集成度元器件构成;地面监控系统包括监控计算机和监控软件两部分;数据传输系统主要用于空中无人机与地面监控站之间的数据传输，一般采用轻小型数传电台的方式，包括数传电台、数传天线等。
1.2轻小型无人机航摄作业流程
无人航拍较传统的拍摄活动相比较，其也需要对航线进行设计，同时也要对相关数据内容信息进行搜集处理。但是，因为无人拍摄技术的航线面积小，所以可以不用考虑地球曲率的变化存在。航摄质量的检查在航摄现场就能完成，无须冲印相片;在某些特定条件下的像控测量工作必须首先制作全区域快速镶嵌图，如在青藏高原、远离大陆的海岛开展无人机航摄作业就必须使用快速拼图辅助像控点布设，使用电子像片刺点。轻小型无人机航摄总体流程如下所示：
任务规划——>航线设计——>质量检查——>现场预处理——>像控测量——>数据处理——>测绘成果。
2轻小型无人机航摄技术现状
近年来，轻小型无人机航摄技术得到了快速发展。特别是《低空数字航空摄影规范》《低空数字航空摄影测量内业规范》和《低空数字航空摄影测量外业规范》等标准化技术文件的发布，进一步规范了无人机影像获取、像控测量和数据处理等方面的技术指标。
2.1影像处理精度技术
无人机的拍摄技术其畸变较大，使得所拍摄的图像信息内容较传统拍摄技术，显得要更为模糊。《低空数字航空摄影测量内业规范》中将其生产的数字线划图、数字高程模型和数字正射影像图的精度划分为A类和B类。A类产品参照《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图航空摄影测量内业规范》(GB/T7930—2008)和《基础地理信息数字成果1∶500、1∶1000、1∶2000数字线划图》(CH/T9008．1—2010)等标准进行生产，其成果精度满足上述规范要求的精度指标。B类产品是以上述规范为基础，在数字线划图的平面位置中误差、高程中误差，空中三角测量中制作DLG、DEM、DOM时内业加密点对附近野外控制点的平面位置中误差和高程中误差，空中三角测量中绝对定向中基本定向点残差、检查点误差、公共点较差最大限值等精度指标上适当放宽之后形成的精度指标要求。
2.2航空摄影
随着控制技术的发展，轻小型无人机的飞行品质已经有了较大提升，但与传统航空摄影获取的影像相比，轻小型无人机在影像重叠度的保证、影像旋偏角的保持、航线弯曲度的保证等方面还有不小的差距，叙述如下:一是相比传统航空摄影在航向和旁向重叠度上严格的技术要求，轻小型无人机主要以保证有效航向和旁向重叠为主，即在保证满足摄区内最低点分辨率和最高点重叠度符合数据处理要求的前提下，尽量规范重叠度指标。因此，在像片重叠度的技术指标上有所放宽，即航向重叠度一般应为60%～80%，最小不应小于53%;旁向重叠度一般应为15%～60%，最小不应小于8%。二是轻小型无人机航摄面积小，与传统航摄不同的是在航线设计时可不考虑地球曲率变化;一般情况下计算基准面高程可简化为在摄区最大最小高程值平均值的基础上适当修改，在无摄区DEM或地形图条件下仍能进行快速航线设计。三是在航摄过程中，部分无人机使用了旋偏改正装置，但限于飞行平台变化频度高、频率快，难以全程快速实现旋偏改正，故实际作业过程中出现旋偏角大于15°的情况较多，航摄规范改变了数字航空摄影旋偏角的检查方法，将旋偏角检查改为旋角和倾角的分别检查。近年来，轻小型无人机航摄系统装备单位均已实现了对航摄影像的摄影测量处理，尤其是测绘地理信息系统各生产单位，在无人机影像空三加密、数字高程模型生产、正射影像图制作、数字线划图制作等方面积累了大量的经验。
3轻小型无人机航摄技术的主要问题
3.1外业工作量大
无人拍摄技术本身的工作量较大，这是因为：一方面，无人拍摄技术的相幅小，因此需要多次拍摄；另一方面，目前多数无人机还采用单频GPS和飞控系统自带的低精度记录曝光时刻的坐标，在空三加密处理时无法作为带权观测值参与平差计算，因此也无法减少地面控制点;而传统航摄数码相机一般集成GPS，不仅可精确记录曝光时刻的姿态和位置信息，解算后参与平差解算以减少地面控制，甚至可通过高精度GPS记录的曝光时刻的位置与姿态信息实现直接地理定向。
3.2航摄效率低
制约无人机拍摄技术发展的影响因素主要包括了以下两个方面：
一是无人机拍摄技术的传感器本身的相幅面较小，是造成航摄效率低的原因之二。自2006年以来，随着电子技术的发展，无人机载荷传感器也在不断更新。除个别单位在使用H4D-60等中画幅数码相机外，几乎所有单位仍在使用佳能5DMarkⅡ、尼康D800等像幅小于4000万像素的单反135型数码相机。以目前普遍使用的尼康D800数码相机为例，其像幅大小为7360×4912(约3600万像素)，航摄作业为5h的无人机搭载此数码相机，0．1m分辨率时，一个满架次的航摄面积约为100km2，这仅是UCXP、SWDC等传统航空摄影数码相机单架次航摄面积的1/20～1/10。
二是飞行平台续航时间短。造成航摄效率低的原因之一，是飞行平台的续航时间较短。纵观全国民用轻小型无人机飞行平台，续航时间基本在2～6h之间，在保证合格的光照条件和安全飞行条件下，航空摄影作业时间一般不超过4h，一个满架次续航里程约500km。与执行传统航空摄影的续航时间最短的运五飞机相比，其续航里程只是运五飞机续航里程的一半。
4结束语
随着，无人机技术的不断发展，其应用范围也愈加宽广。市场的需求量增加，使得无人机得以开展环保检查、高压巡测、气象灾害评估、森林火险监控等方面的工作。它通过对小面积进行成图处理可以让拍摄活动显得更为灵活，继而较传统拍摄技术有着更大的运用价值。今后该技术将会越来越发达，以此来为国民经济发展作为相应的贡献。
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