基于无人机低空航摄的地形图测绘应用

基于无人机低空航摄的地形图测绘应用

臧炳贵

山东省水利勘测设计院 山东济南 250013

摘要：地形图测绘是矿产资源开发、工程建设、城市规划等方面的重要基础，随着我国经济建设的快速发展，地形图测绘应用领域也不断扩大，其中无人机低空航摄发挥了重要作用。本文主要对无人机低空航摄的应用展开探讨。

关键词：无人机；低空航摄；地形图；地形图测绘

引言

随着航空技术的不断发展，航空摄影测量技术越发的成熟，其在工程开采、军事领域这些方面的应用较为广泛。近年来，无人机航空摄影测量凭借自身优良的响应能力、较强的时效性等优势在地形图测绘工作当中得到了良好的应用。

1无人机航空摄影测量及数据简述

在开展地形测绘工作时，无人机航空摄影测量技术所获得的数据拥有着非常高的可靠度，能够获取非常精确的数据信息，同时这种技术的成本投入也相对较低。无人机航空摄影工作时，其工作流程基本上分为相控点布设、数据采集、内业空三加密、数字化测图等，能够在短时间内获取精准性较高的影像数据。同时，无人机开展工作基本上不会受到地形的影响，而受恶劣环境的影响也相对较小，针对工作环境的要求非常低。在开展地形图测绘工作时，无人机上会装配专业的相机，能够高效拍摄地表的影像信息，同时进行处理将其转化为三维数据，针对所收集的数据信息资源，还能够利用计算机网络进行传递，为地形图测绘工作给予十分有效的信息支持。除此之外，还能和卫星遥感技术等地形图测绘技术共同合作，具有十分明显的兼容性，大大提高地形图测绘工作的效率。

2无人机航空摄影测量的优势

2.1突出的时效性和性价比

无人机航空摄影测量相较卫星测绘和有人机测绘的优势在于其可以在较短的时间内交公所快速高质量的完成编写提供给用户所需的材料，此外使用无人机航空摄像测量的成本也较低。无人机航空摄影测量比起人工测绘有更高的作业效率，工作人员使用无人机进行作业，可以在一天内至少完成几十平方千米的测量工作。由此可见无人机航空摄像测量将是未来小范围社会工作的主要发展方向。

2.2响应能力强

在利用无人机航空摄影测量技术开展地形图测绘工作时，通常情况下无人机都是保持低空飞行的模式，所以恶劣天气对于无人机的影响也非常小，使得无人机在进行数据测量时有着非常强的响应能力。同时，针对无人机航空摄影测量得到的资料能够利用计算机进行实时传递，也便于地形图测绘工作人员进行高效的数据获取及处理。

2.3有效检测地形图的精确度

在某些情况下，地形图测绘都会存在一定的测绘进度偏差，必须使用一种有效的精度检测方式对地形图进行测量与检查。因此，应用无人机倾斜摄影时，应布置多个散点检测精度，并灵活选择无投影差的摄影测量区域。只有通过多次误差测量与误差校正，才能确保最终的地形图与测量图精确度一致，从而防止策略偏差出现。

3无人机低空航摄的地形图测绘应用分析

3.1数据处理以及成像

工程地形图测绘的原始数据包括测绘区域的影像数据、地面相控数据、POS数据等。测绘搭载辅助系统等，其中摄影相机从垂直以及4个倾斜角度对工程区域进行拍摄，其主要工作包括以下几方面内容：首先，解析空中三角测量，在具体工作中，相关工作人员可以借助全数字摄影测量工作站，之后再经过其他的一系列流程，具体如像控点测量、像点连接等流程，对DOM数据生成以及空中三角测量加密自动化完成。对于相机文件和控制点文件，也要进行检查，在确保其没有任何误差之后，再开始像控点测量。第二，外业调绘，在具体操作的过程中，主要对全野外调绘法进行应用，之后借助航空影像，对DEM数据进行生成。第三，地形图数据的采集与处理，也要借助全数字摄影测量工作站，对数据进行收集，所选用的模型对象：自动恢复模型，以实现立体化、全方位图形测量，从根本上杜绝二次误差问题，为测图的精准性提供保障。在采集工作正式开始之前，通常还要开展空三精度检查工作，之后通过像控点进行检测，在保证其达到一定的精度要求后，再依次开展后续的作业。第四，生成DOM和DEM，在此过程中，主要就是通过相关软件对DEM进行制作，同时确保其制作精度能够与处理和编辑后的地形图数据保持一致，在完成上述所有操作之后，还要再次借助专用软件，对正摄影影像进行制作，在这一流程中，需要妥善做好技术把控工作，以免出现误差的问题。

3.2航线与像控点设置

在制定无人机航测飞行航线及规划拍摄采集图像信息点位的过程中，要遵循一套相对固定的航测原则进行。实际操作中，主要采取区域网法布置像控点。相对平面的第一条航线和最后一条航线之间的布点基数一般不超过8个。具体的像控点布设方案还要结合测绘区域的基本地形特征而做综合考虑。如果测绘区域属于微丘陵地形，那么相对应的测绘基线数不应超过12个。重丘陵地区的基线数上限则可扩增至16个。此外，在布设无人机航测图像采集点位的过程中应遵循既有航线的布点规律，特别是在不规则网端点四周，应充分考虑到双点特性，防止遇到像控点目标不够明确时出现采集效果不佳的情况。对于一些像控点目标不易选择的特殊位置，可将小型目标作为高程点，采取分段拟合的方式进行局部检验。此举不但能够保证采集到的影像足够清晰，还可明确物体的交点和顶点位置。

3.3相片控制

运用无人机航空摄影测量技术，能够深入了解测量目标区域的地势地形信息，而在控制相片上，还可以把无人机的航拍和GPS系统进行结合，航空实际数据也能够和地面实际状态保持一致。并且利用无人机航空摄影测量技术所收集的数据还可以和地面测量信息进行相互转化，便于更加高效地了解测量目标区域的地形地势信息，以及进行接收数据的记录，针对信息的完整性也能起到保障作用。通常情况下，在针对控制点开展布局过程中，必须要时刻保持点位的对应关系，以此来规避之后测量过程中受到影响。

3.4航空摄影的立体采编测量

为保证工作的流畅性，相关工作人员需要将无人机航空摄影测量所收集到的测量数据进行采编。工作人员进入无人机说，社会得到的数据具备一定的精确度，但是为保证数据的准确性工作人员还需要进一步的对后期节点数据进行检验。此外，相关工作人员还要在无人机采集数据之后，需要对等高线和水涯线进行绘制并且对可能出现误差的地方进行标记以方便后期的处理等工作。

3.5数字线划图与正射影像

数字线划图工作的开展，需要使用相关的数据进行数据编辑，保证数据的完整性与格式的正确性，使用无人机进行大比例尺地图测绘时，应构建相应的数字表面模型DSM，因此要严格规范操作步骤，减少人工采集的误差，从而保证工作的正确性；测绘系统会根据需要自动匹配形成DSM，根据数据和影响再进行滤波处理，将数据和影像转化成DEM的格式，从而进行相应操作，使用全数字摄影测量技术，生产满足制图要求的DOM正射影像数据。

结语

无人机航测技术不仅有着较短的测绘周期，操作便携性方面也较传统的航空摄影测量更具优势，整体测绘成本更低，并且具有广阔的应用前景。目前已在很多实地测绘工作中得到应用。经过长期应用的积累，证实其能够在大比例尺地图测绘中取得较为理想的效果。现阶段的无人机航测技术及测绘方式等方面都存在着较大的提升和完善空间，相关技术人员应注重技术的积累和实践过程中的经验总结。通过无人机航测的科学利用，在保证测绘精度的同时促进地质测绘等领域加快实现自动化测量和作业的转变。

参考文献

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