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编辑 徐航
无人机摄影测量系列标准
文／李英成朱祥娥薛艳丽
[摘要] 无人机航空摄影由于其机动灵活、影像分辨率高的特点，被测绘与地理信息、林业、农业等各行业广泛应用。无人机数字航空摄影测量系列标准的 制定完善了测绘标准体系，保障了行业应用的规范性，推动了测绘与地理信息
产业的发展。本文针对光学影像数据分析了无人机航空摄影数据获取、控制测
量、数据处理与产品生产中的重要指标参数，给出了参数确定的原则依据，最
终指导无人机摄影测量系列标准的编制。
祛痘除皱美白面膜素[关键词] 无人机 摄影测量 标准
一、引言
2010年，在国家测绘局支持下，陕西、黑龙江、四川等5个单位首批配备无人机测绘系统。此后，各省市测绘局陆续配备该系统，用于业务开展。之后几年，由于无人机作业机动灵活、操作简单易学等特点，其应用从测绘地理信息行业扩展到农业、林业、交通、电力等各行业，增强了各行业业务开展的便捷性和安全性。
2010年，中测新图公司牵头编制的低空数字航空摄影测量系列规范由国家测绘地理信息局发布实施。但此时，由于技术尚未成熟，三项标准被列为指导性技术文件。2016年，国家测绘地理信息局立项，对三项标准进行升级，结合技术的发展
和应用编制行业标准。
三项标准分别规定了低空数字
航空摄影测量的数据获取、控制测
量、空中三角测量、基础地理信息
产品生产的基本要求。适用于采用
展的摄影测量业务，主要应用于
1:500、1:1000和1:2000大比例尺基
础地理信息数据的获取、处理与产
品制作[1,2,3]。
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二、关键指标的制定
重叠度是开展航空摄影的重要
指标，过小会影像数据的后续处
理，造成无法正常生产地理信息产
品；过大会降低立体观测精度，
影响地图量测，同时增加处理工作
量。合理的重叠度是高效高质量数
据处理与产品生产的保障。航空摄
影标准中规定的旋偏角、地形高差
等大部分指标都是为保证影像重叠
度而设。
（1）传统航摄重叠度
参考文献4规定：航向重叠度
一般应为60%~ 65%；个别最大不
应大于75%，最小不应小于56%。
当个别像对的航向重叠度虽然小
于56%，但大于53%，且其相邻像
对的航向重叠度不小于58%。相
邻航线的像片旁向重叠度一般应
为30%~35%，个别最小不应小于
13%[4]。
传统胶片航摄标准的航摄仪单
一，只针对23cm×23cm像幅的胶
片式相机，像片边缘有1.5cm的区
域清晰度较差，不便于点位的量测
和模型连接。去掉此区域的实际重
叠见图1，实际指标见表1。
装饰扣【DOI】10.16691/jki.10-1214/t.2019.12.004
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（2）数字航空摄影重叠度 数字航摄仪出现后，影像在获取后都经过了仪器自带软件的预处理过程，去除了影像的畸变，将多中心投影影像处理为单中心投影影像[5]，同时对影像边缘进行了裁切，保证了整张影像的可用性。因此，数字航摄仪的重叠度在各项指标综合分析后放宽了要求。参考文献6规定：航向重叠度一般应为60%～65%，最小不应小于53%。个别像对的航向重叠度虽然小于53%，但应大于51%，且其相邻像对的航向重叠度不应小于58%。相邻航线的像片旁向重叠度一般应为20%～30%，个别最小不应小于13% [6]。 （3）无人机影像重叠度要求
作为无人机航摄系统区别于有人驾驶飞机航摄，其受气流影响大，飞行不稳。结合大量实际生产数
据的统计，航
向重叠度的设计要求60%～90%。而旁向重叠度，考虑到无人机横滚姿态角度值波动范围较大，在有
侧风的天气条件下还会出现系统性偏差，相邻航线倾斜方向相反，从而影响旁向重叠度。为此进行放宽至15%~60%，最小不应小于8%。实际生产中，应当根据地形条件、飞行区域气候、飞机稳定性等综合因素进行设计，既保证影像足够的重叠，又能提高飞行效率。
2.曝光模式
针对无人机飞控系统的发展现状，常用的飞控系统曝光控制实现方法主要有三类：定点曝光、等距曝光和等时曝光。
定点曝光，适合于高精度测图，可以根据地形起伏支持变基线摄影，以保证重叠度，保持相对比较稳定的对地观测精度。但是对飞控系统要求高，需要存储预设曝光点坐标文件，执行定点曝光判断算法。
等距曝光，根据基准面计算曝
光间隔，以固定间距执行曝光，可以保证稳定的基线，算法简单易实现。缺点是对地观测精度不稳定，容易造成低洼地区曝光点过密，山顶地区过稀，易出现漏洞。优点是当低速执行密集曝光时，不受导航定位精度、阈值和曝光间距影响，可实现连续摄影控制。
等时曝光，依据飞机的巡航速度，计算出经过两个曝光点所需的时间，固定此时间执行曝光控制，当
无风天气，飞机空速稳定时，该法近似于等距曝光。实际执行中，受风力影响，以及空速与地速差异，导致曝光点数量较多，且积累误差随时间持续扩大，设计曝光点与实际执行曝光点不对应。
经以上分析曝光点应尽量采用数字高程模型依地形起伏设计，采用定点曝光或等距曝光控制方法，不宜采用等时曝光控制方法。
3. 控制点设计
I M U/G N S S 技术通过在航摄系统中集成GNSS 导航定位系统和IMU 惯性测量装置，在获取影像的同时获取相机拍摄瞬间的位置和姿态信息，该信息作为像片外方位元素的初值和约束项带入后续数据处理中可明显提高数据处理的精度，减少外业像片控制点的数量[7]。I M U/G N S S 的精度越高效果越明显，在常规航空摄影中已经普遍应用。但是由于早期小型化的I M U/GNSS 设备精度不足，仅满足导航需求，无法约束后续处理，因此，参考文献3按照传统控制点布设方案规定。根据规定，一台常用的
相
图 1 传统航摄仪实际可用范围重叠度示意图（斜线区域）
表 1 传统航摄的实际重叠度
钢丝胶带规定重叠度 实际可用重叠度
53% 45.95% 56% 49.40% 58% 51.70% 60% 54.00% 65% 59.75% 30% 19.50% 35% 25.25% 13% -0.05%
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机做1：1000的测绘图，每张影像均需布设外业控制点，工作量巨大。采用新技术后，IMU/GNSS 辅助航摄时，1：1000测绘图可航向15条基线，旁向6条航线布点，极大地减少了外业工作量。
4.影像处理
无人机航摄相机大多使用民用相机，获取的影像与有人机飞行平台搭载的大幅面数字航摄仪影像在像幅和质量上都存在区别。大幅面数字航摄仪D M C 系列、UC系列、SWDC系列、TOPDC系列等都由
多个子相机（镜头）集成，获取的影像经自带软件拼接形成单中心投影影像，过程中改正了影像的畸变等形变量。无人机影像是相机直接获取输出的影像，存在畸变，且由于一些相机是民用相机定焦后用于航摄，畸变量较大，只有去除后影像才能符合共线方程几何关系。目前软件对畸变的处理存在以下三种模式。
一是提供预处理软件去除畸变，将畸变纠正后影像输入处理软件处理。此方法目前被认为是精度最高的方法，辅以自检校区域网平差的微量改正能获得很高的处理精度。
二是支持输入畸变参数，在数据处理过程中进行畸变纠正。
无需输入畸变，软件自检校生成畸变参数用于影像纠正。当改正量较大时，应输出检校报告或直接输出畸变纠正后的影像，供后续测图使用；由于各软件的自检校模型不同，检校报告应包
含自检校模型和参数值。
cnc真空吸盘怎么做实际生产中需根据处理软件
功能和产品生产软件功能合理选
择处理模式。
5. 产品分类
在技术发展初期，由于无人
机获取的数据明显低于原常规有
人机数据的质量和精度，参考文
献2对测绘地理信息产品进行了
重新分类，在原有基础上增加了
数字线划图（B类）和数字正射
影像图（B类）。
经发展，无人机飞控技术提
高、小型化IMU/GNSS的精度提
高、相机质量提升、数据处理技
术进步，影响无人机数据质量的
各项条件都在发展，使得低空数
字航摄可用于大比例尺高精度测
系统平台开发评估绘与地理信息产品的制作，B类
产品的规定在新技术下已不再必
须。因此，无人机航摄系统获取
的影像，其生产成果应与常规航
摄生产成果精度一致，保持一套
成果体系。
三、结论
技术推动，标准先行，用标
准来指导和规范技术的应用，
是控制和保障产品质量的重要
手段。系列标准所有的过程都
是为最终生产合格产品的目标
准备的，数据处理与产品生产
在链条的终端，数据处理的技
术先进程度决定了数据获取与
控制测量的技术指标要求，反
过来，数据获取与控制测量手
段的先进性也不断推动数据处理
的技术进步，技术和标准是产业
发展的有利推手。
[参考文献]：
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2010.低空数字航空摄影[S]. 北
京：测绘出版社，2010.
[2] 国家测绘局. CH/Z 3003-
2010.低空数字航空摄影测量内
业规范[S]. 北京：测绘出版社，
2010.
[3] 国家测绘局. CH/Z 3004-
2010. 低空数字航空摄影测量外
业规范[S]. 北京：测绘出版社，
2010.
[4] 中国国家标准化管理委员
会.GB/T 6962-2005. 1:5001:1000
1:2000地形图航空摄影规范[S]. 北
京：中国标准出版社，2005.
[5] 徐斌，李英成，刘晓龙，
朱祥娥等．附加约束条件的光束
法区域网平差在四拼数码航空相
机平台检校中的应用[J]．测绘学
报，2014，43(1):66-73．
[6] 中国国家标准化管理委员
会. GB/T 27920.1-2011.数字航空
摄影规范第1部分：框幅式数字
航空摄影[S]. 北京：中国标准出版
社，2012.
[7] 袁修孝.P O S辅助光
束法区域网平差[J].测绘学
报,2008(03):342-348.
(作者单位：自然资源部航空
遥感技术重点实验室，中测新图
（北京）遥感技术有限责任公司)
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