浅谈无人机摄影测量技术在数字化地形测量的应用

浅谈无人机摄影测量技术在数字化地形测量的应用

李朝光

云南省煤炭地质勘查院

摘要:随着无人机摄影技术的不断发展与应用，以无人机摄影技术为前提的测量技术也得到了巨大发展，发挥出巨大的应用潜力，而以无人机摄影测量技术为基础的数字化地形测量也成为可能，虽然目前无人机摄影测量技术在发展过程中还存在一些不足，但是我们有理由相信，随着无人机摄影测量技术以及相关软件的不断完善与配套硬件系统的不断发展强化，其应用前景十分乐观，对于改变传统地形测量，实现数字化地形测量具有重大的意义。本文主要对无人机摄影测量技术在数字化地形测量中的实际应用展开探讨。

关键词:摄影测量；测量技术；数字化；地形测量

1前言

无人机不仅具备必要的升空装备、操作程序十分简便，而且具有高效的施测能力，无人机摄影测量技术是在地形测绘中具有显著优势，可以清晰的对地形图进行描画，具有可辨识性优良、安全性高，与载人机比较更为灵活，成本更低应用范围更广,所以提高无人机测量技术的水准，更好的为国民经济建设服务。与传统测量相比较，无人机测量能够大幅度提高工作效率和节省人力，也减少传统测量中人为因素带来的误差，在未来的发展之中具有较为广阔的运用前景。

2无人机航空摄影测量技木发展现状

无论是在国家发展、城市建设中，还是在道路、桥梁工程项目建设中，测绘都是制约其发展的重要因素。目前，我国测绘技术已经从传统的测绘方式实现了向无人机航空摄影测量的转变。无人机航空摄影测量技术得益于计算机技术、自动控制技术、数字通讯技术、数码相机技术、3S技术等的发展。目前，城市地形图测绘专用的无人机低空航摄系统普遍具有操控方便、自动化水平高、机动灵活、分辨率高、成本低等特点，能够适应城市地形图测绘的高分辨率、低空近景摄影测量需求，对城市重点区域实施动态监测，对重点区域和设施实施应急保障和三维数字建模，满足城市信息化建设对各类型尤其是大比例尺高分辨率基础地理空间数据的需求，为城市中心和规划区域的大比例尺影像地图生产、数字高程模型的生产、正射影像制作和DLG产品提供高分辨率清晰影像数据源。同时，无人机低空摄影测量能快速获取处理基础性地理数据，为制作区域测绘影像、正射影像及地面模型提供可靠便捷的数据支持，并且无人机低空摄影测量不受气候条件及空中管制的影响，具有机动灵活性较高等鲜明特点。即便无人机设备发生故障，不存在出现人员伤亡事故的可能性，安全性较高。此外，无人机能云下超低空飞行，弥补了卫星光学遥感及普通航空摄影技术的不足。

3无人机航空摄影测量技术在地形图测绘中的应用

3.1像控测量与空中三角测量

空中三角测量是使用无人机载运相关测量仪器对目标区域地形展开精确勘查测量工作。比较特别的是，在进行航空摄影测量时，无人机会与自动测量系统相连接，通过计算机对传回的被测量目标的图像信息自动分析计算，在摄影测量的过程中，无需人为操作。当然，在通过三角测量来确定目标区域地形时，就需要测绘人员选取测量连接点，在这个基础上开展后续测量操作。最后调试已选取完成的连接点与像控点，以便尽快实施空中三角测量。

3.2立体采编的测量

通过无人机航空摄影测量获取数据之后，就可以利用业内的立体信息将所测区域的地形数据信息进行采编与管理。如果要想保证测量数据的立体采编的准确性与可靠性，就应该通过手动方式采编等高线和水涯线等十分重要的信息，而其他普通信息就使用计算机进行立体采编。需要注意的是，这一环节要严格精确控制物体线节点与地形结构数据等，并且要严格确定无人机航空摄影获取的数据是十分精确的数据，否则可能会影响立体采编的准确性。如果是进行房屋结构的信息测绘，则首先应该处理房屋外部边缘轮廓，对房檐边或者轮廓等进行校正以便确保数据测量的准确。如存有无法进行测量的区域，要标记好，以保证地形测量

的准确性与整体性。在使用无人机航空摄影测量过程中，在完成初步信息收集后，工作人员要及时对内业立体信息的测量进行统一编码。因此，在使用无人机航空摄影测量时，一定要确保无人机采集的地形信息的准确性，否则将对后面的业内立体信息的统一编码造成不良影响，进而影响整体地形图的测绘准确度。

3.3内部信息加工处理

根据GPS数据控制系统建立航内和航拍摄像之间的拓展关系，根据所建立的拓展管理与POS数据信息进行全自动化的提取连接，再通过大量的平差点进行粗差点的剔除，利用影响控制点进行空中三角计算并获取到图像信息的精准外方位元素信息，通过控制点的数据生成DEM数据，利用DEM数据信息生成DOM数据。内业测图采用航天远景MapMatrix软件，将空三加密处理完成后的影像输出，导入到MapMatrix进行核线采样，然后在“特征采集处理专家”Feature-One中进行数字线划图采集。采用航天远景MapMatrix软件的优点是能够根据外方位元素和影像重叠度自动组合立体像对，生成最佳的交会角，且测图模式方便，有效提高了测图的精度和效率。

3.4DLG生产及外业操作

DLG全称为数字线划地图，DLG是利用地图要素收集或保存空间要素关系与属性内容的数据集。在生产DLG时，会产生地标描述信息，并对地形数据的保存与呈现具有非常良好的效果，可以根据地形分析需求，对相关数据进行筛选，有利于空间分析。总而言之，DLG具有实用性与科技性的双重特性，对无人机航空摄影测量有非常大的帮助，并且还能快速生成地形图，可以满足信息系统的分析需求，便于进一步分析。在使用无人机航空摄影测量时，由于部分区域地形特征较为特殊，使得该区域内难以通过摄影测量来有效获取全部数据。这时就需要专业人员进行外业补测，在外业补测前需要严格确认无人机航空摄影测量工作的严

谨性与规范性，相关基本控制点的选取设置以及摄影区域的设定是否合乎相关规范与要求，在这些问题都确认完毕以后，再开展外业补测操作，最后将无人机航空摄影测量的结果与外业操作的结果相结合进行综合分析，最终形成地形图。在外业操作时，需要对地图中的基本信息特征进行合理的调绘，比如图像大小、色调、纹理以及阴影等，这样可以使测绘工作取得更优良的成果，尤其是在对阴影区域进行调绘时，要考虑到阳光直射的影响，在存在阳光直射的条件下，像片会形成三部分影像。总之，外业操作也是影响无人机摄影测绘工作效率与整体质量的重要环节。

3.5无人机航拍器的改进分析

无人机航拍系统作为现代化先进的航空拍摄手段和拍摄方式能够有效填补地理信息的空白，无人机航拍系统具有灵活度大、运行快速、拍摄信息精细准确、无人机作业投入成本低等特点，无人机在满足应急服务的前提保障下，正不断扩大其应用范围，拍摄范围在不断扩大。在保证灵活机动的前提下，要适当提高无人机航拍器的任务载荷，提高无人机航拍系统的高空姿态控制能力和对无人机飞行拍摄的参数记录能力，改善无人机的抗风能力，提升拍摄的稳定性，加强无人机自主起降的精准度和安全性。

3.6无人机摄影测量技术优势

在城市发展过程中，难免会遇到各种应急事件，而处理好这些应急事件的基础就是要具备精确、精细的直观影像数据，并要求数据获取的实时性与高效性。无人机航空摄影技术可为城市应急任务提供其所需的测绘资料，因为无人机航摄系统具备灵活、快速特点，结合了计算机技术、无线通信技术及3S技术等多种先进技术，能够在最短的时间内为城市应急任务提供高精度的测量资料。

4结语

总之，在地形测量工作中，无人机航空摄影测量发挥着非常重要的作用。在具体测绘应用过程中，对气候条件要求较低，具有较好的适应性，能够及时采集到准确和有效的地形数据和信息。但在具体应用过程中，还需要对无人机的具体操作等情况进行了解，并做好各项准备工作，结合实际情况做好地形图的测绘工作，提高无人机航空摄影测量技术的准确性，开展更优质的地形测量服务。

参考文献：

［1］王金刚.关于航空摄影测量数据采集及精度［J］.商品与质量，2017（19）.