无人机航测在地形测量中的应用叶红宝

无人机航测在地形测量中的应用叶红宝

叶红宝

湖北省地质局第八地质大队湖北襄阳441002

摘要：随着测绘技术的不断发展，各种新型仪器设备和测量方法也被广泛采用，其中就包括受人瞩目的无人机航测技术。无人机航测系统通常是由无人机技术、无线通信及摄影测量等技术结合而成，借助高分辨率数码相机来获取实地图像后系统再对数据进行处理分析，进行数据处理加工后获取DOM、DEM、DLG等测绘产品，无人机航测系统作业效率高、实用性强，颇具竞争优势，且其兼容性强、适用范围广，因此在许多领域得到了推广与应用，目前在大面积地形测量中得到广泛应用。

关键词：无人机；航测系统；地形测量

引言

地形测量工作是一项较为复杂的工作，其对于测量的精确度具有十分高的要求，传统的测量技术效率低下，生产成本高，很难满足高速发展的社会需求，无人机航测技术的出现，迅速弥补了这一方面的短板，这主要归功于其显著的优势，即快速高效、成本低、较高的灵活性和准确性等。

1无人机航测概述

无人机航测系统是多种现代化科技的结合体，通过数码相机来完成对信息的获取，再对数据信息进行分析与处理，得到所需的测绘产品。随着数字摄影测量时代的到来，无人机航测技术已渗透到民用领域的各行各业，它可以应用于国家基础地图测绘、数字城市建设、国土资源调查、城市规划、数字农业、灾害预测与评估、矿产开发等领域。相较于其他测量技术，无人机航测是一项较先进的测绘新技术，无人机航测应用于地形测量，能够快速有效的获取高分辨率、大比例尺地形图数据，其快速灵活、低空作业、成本低廉，因而该技术在地形测绘中优势更为明显。

2无人机航测的特点

2.1具有安全可靠、快速机动的响应能力

由于部分地区山形复杂且过于陡峭，或存在地质结构不稳定等状况，在这些区域内测量，很多情况根本无法到达或测量人员存在安全隐患，而如果使用无人机进行航空摄影测量，通过无人机对地势危险的地区进行航空拍摄，作业时间短，成图精度高，同时也消除了因地形陡峭等原因存在的安全隐患。

2.2机动灵活性

无人机是按地面站事先预定好的飞行航线进行自动飞行，地面站可根据测区的地形情况灵活合理的设计航线，大大地提高了航线和拍摄控制的精度，通过GPS等卫星进行实时定位，能够迅速把新的地面测量信息传回到自驾仪，使无人机具备很强的灵活性。

3无人机航空摄影测量技术机制

3.1无人机飞行控制系统

无人机飞行控制系统的组成部分主要包括机载与地面部分，而且机载飞行控制系统是由飞控、电台、RC接收机、电池组、GPS和通讯天线以及空速管组成的。飞行控制系统能够同GPS、北斗以及GLONASS等组合在一起进行导航，利用事先设置好的航拍携带数据，实施相同距离和定点拍摄。

3.2地面站控制系统

地面站控制系统的组成部分有数据传输电台、软件以及便携式计算机。控系统在控制软件的作用下将飞行器的飞行参数与定位信息实时显示出来，在获取飞行数据与坐标的过程中，利用地面站软件来获取飞行轨迹与数据信息，以此达到无人机遥控导航的目的，无人机可以完成定高智能驾驶，可以提前将航迹输入进去，完成自动根据航线执飞任务，另外，也能够对航迹任务进行随时变换。

4无人机航测在地形测量中的应用

某M城处于汉江边，地质环境多变，滑坡体较多，地形结构复杂，山高林密，遮蔽物较多，且本次所测量区域最高海拔与最低海拔相差约600m，对航测有一定难度。现对某滑坡体进行无人机航飞测量，此次作业范围依据《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图航空摄影测量数字化测图规范》GB/T15967-2008为基础,计划设计航线由东往西飞，并设计4条架构航线，以提高航测精度。

4.1项目流程

本测区采用全数字摄影测量方法进行数字线化图生产。主要包括像控测量、航飞、空中三角测量、内业立体测图、外业调绘及补测、DLG数据编辑、影像匀光匀色等环节。

4.2控制测量

本测区像控布设考虑到测区的高差比较大，并且飞行采用差分系统，像控点布设采用成对布设，间距间隔500米左右。因为本测区大部分范围是山地，特征点比较少，部分控制点采用人工布点的方式，点的形状为“L”，边长0.5米，用红油漆喷绘，在影像上呈现“L”型红色拐角，用GPS进行数据采集。

4.3航线设计与航飞

航线设计需根据所测地区的实际地形特点进行调整，各个航带内每张相片间保持一定的重叠度，各个航带间间的相片的重叠度满足要求。本次航飞采用平台ZC－Ⅱ，飞行控制系统为YS09，相机为焦距35.52mm的佳能EOSSDMark型单反相机。气候条件是无人机航摄的关键因素，因此在航飞前需选择气候适宜的时间段进行航摄。

4.4空中三角测量

采用GODWORK软件的GODWORK-AT模块进行空中三角测量。平差方法采用区域网光束法平差。

在GODWORK-AT上导入影像数据，建立金字塔影像，然后导入影像曝光点坐标数据、数码相机参数和控制点成果，通过自动匹配相关影像产生自动匹配点，对于点位不足区域，人工进行加点。

在像片上量测外业控制点后，通过光束法平差后，输出加密成果，加密成果需满足立体测图的要求。

4.5内业立体测图

JX4－G数字摄影系统在测绘行业中并不少见，且常用于内业矢量测图。三维数据采集时需选取全数字摄影测量系统，测量完毕后再直接导入空三加密成果。内业测图过程采用全野外调绘后刺点测图手段，并利用此种手段完成与现状完全不符的野外补测。在地形结构较为偏僻或倾斜的测量区域，摄影系统要求其相邻两计曲线在测绘纸质图上的距离保持在5mm范围内，且只需执行测绘计曲线以及首曲线插绘即可。由于M城综合植被种类多，整体覆盖率大，因此使得地表可视度低。表面描绘遭到遮挡，会对测绘结果造成极大影响，因此在测图过程中需对高度进行适当改正，并需根据实际情况，按野外高程点和立体模型进行测绘。在此过程中，需进行两次标记与数据读取，且读数需保持在0.3m范围内，中数需控制在0.1m范围以内。内业测图结束后，还应采用南方CASS软件将矢量地形图的格式进行转化，以此保障其兼容性，并按要求转换为所需格式地形图。

4.6外业调绘及精度检查

外业调绘仍是在地形图纸质图上完成。国家外业调绘及精度检查需严格按国家相关勘测标准规定严格执行，针对不清晰或不完整的航测图像，还需对其进行有关修测以及补测。待航测图像修、补测都全部完成后，再由内业调绘对数据进行整理与修改，最后进行进度检测，从而保障成图精度的有效提高，本节便针对外业调绘及精度检查进行以下三个方面的处理:第一，外业调绘应按逐杆进行调绘，且还需对高压线、低压线、通信线等设施进行明确划分，且为保证足够区分度还应在转折处标明方向。第二，根据实际所测区域的地形情况进行等级划分，并按实地位置进行调绘。第三，由于所测区域中通常包含大量植被，在测量过程中还需对这些植被进行分类。除此之外，为保证结果的真实性，需在所测区的不同位置选取112个地物点、288个地形点进行数据采集，其中地物点需满足相关勘测规定，满足地形测量设计要求。

结语

现如今，无人机航测技术在地形测量领域得到了广泛应用，该技术是当前地形测绘领域中较为先进的测量技术之一。其作业效率高、实用性强，适用范围广，在测量领域广受关注，对我国地形测量工程的发展具有积极的促进作用。

参考文献

[1]鲁恒，李永树，何敬等．无人机低空遥感影像数据的获与处理［J］．测绘工程，2011，20(1):51-54；

[2]范秀庆.无人机免像控技术在地形图测量中的应用[J].测绘通报,2017,11(6):159-160；

[3]《数字航空摄影测量空中三角测量规范》GB/T23236-2009；