低空摄影测量作为测绘学科的一个重要分支,以全数字摄影测量理论和方法作为基础,凭借高机动性、低成本性、操作简便性、小型化、可低空云下摄影、专用化等优势在很大程度上弥补了卫星与传统航空摄影技术的不足。特别是其可以摄影到人为到不了的区域,是传统大飞机航空摄影测量强有力的补充手段,在空间数据的高效快速获取和处理更新中发挥着越来越重要的作用,同时也成为摄影测量领域应用研究的热点。本文通过大量阅读国内外相关参考文献和广泛的社会调研,结合自己近些年从事无人机摄影测量外业和内业积累的工作经验,在遵循无人机相关法律和技术标准的前提下,以满足实际生产需求为目的,以无人机常规生产流程为主线,从轻小型无人机低空摄影测量系统的架构和集成、大比例尺成图、影像的稳健匹配等方面展开研究。其研究创新点主要体现在以下几点:(1)集成和架构了一套无人机低空摄影测量系统进行小区域高精度大比例尺成图通常情况下,地形起伏较大的小面积区域高精度大比例尺地形图测绘依赖于全野外的人工作业模式。这种模式不仅成图效率低,而且耗费的人力、物力等成本大。因此,本文以小面积区域高精度大比例尺地形图测绘为出发点,以其所需要的厘米级高分辨率无人机影像为目标,充分分析低空无人机航空摄影测量系统原理,并利用无人机影像分辨率与高精度成图比例尺、像点瞬时位移与飞行速度的关系来确定此无人机摄影测量系统的标准航高、最大航高、最小航高、标准巡航速度等关键参数,并根据基高比与航向视场角、以及主轮距与航向和旁向视场角的关系来配置硬件并进行架构。经过一系列测试和试验来论证此无人机摄影测量系统的性能以及能否满足对高精度大比例尺应急成图的需求。(2)研究了无人机低空遥感影像进行无控制点区域网平差可行性和方法。野外控制点的多少将直接决定着高精度成图的效率,特别是对地形起伏较大的区域。在保证成图精度的前提下,尽可能的减少野外控制点的数量将极大地提高成图效率、降低测图成本。本文将区域网平差划分为平面区域网平差和立体区域网平差,用实验的方法论证了基于无人机影像进行平面区域网平差,缺少控制点是不可行的。相反,在进行立体区域网平差时,可以通过增加不同时间获取的同一区域的无人机遥感影像的覆盖期数来提高无控制点立体区域网平差的精度。(3)研究了在最大稳定极值区域内进行无人机影像并行稳定匹配的策略遥感立体影像在进行影像匹配时普遍存在着配准稳定性与配准精度不能同时兼顾问题。本文采用金字塔和分块策略,首先在多尺度空间下利用仿射变换进行最大稳定极值区域的拟合,进行粗匹配,获得大量的初始特征点集,然后通过限制金字塔影像的阶数对初始特征点进行坏点剔除和滤点均匀化来获得良好的初始特征点,最后通过进行分块影像并行化SIFT算法匹配来实现精确匹配,提高效率。此匹配策略能够有效的提高匹配的效率,对影像的旋转、缩放和变换具有更强的抵抗性。(4)研究了搭载倾斜相机无人机获取的影像进行全空间信息恢复的方法倾斜摄影方式获得的无人机低空影像建模相较于传统的建模方式具有高真实、全要素的特性,但是对于近地面数据往往出现数据丢失或细节模糊的问题。本文克服了无人机倾斜摄影测量技术的局限性,通过改进倾斜相机在航空平台上的架设和改进普通的地面街景,将无人机倾斜摄影测量与地面街景技术较好地耦合,并对无人机倾斜摄影模型中细节的丢失和模糊现象进行恢复,得出识别度和精度更高的倾斜模型。然后将恢复后的倾斜影像模型与恢复之前的倾斜影像模型进行比较分析得出:将倾斜摄影与地面街景进行耦合能够极大地提高影像在近地面的数据精度和细节的真实性,同时弥补了单单使用地面街景技术的全局局限性和高层信息的丢失等问题。