无人机在城市基本地形图测绘中的应用

无人机在城市基本地形图测绘中的应用

韦源

桂林市国土资源规划测绘院 广西桂林 541002

摘要：我国科技发展下，无人机技术在越来越多的领域中应用，发挥了相当大的作用。其中，在城市测绘中凭借其可控制、轻便易携带等优势应用广泛。其测量技术融合了计算机技术等科技，运用无人机测量改变了传统测绘中错误率高、限制因素多的不足，不仅减少了实际测绘工作量，且测绘准确度更高、测量范围大，在处理测绘数据方面也更加灵活。作为城市建设规划、国土资源管理等方面重要信息资料依据，城市基本地形图是城市测绘要点，需科学使用无人机技术完成其测绘工作，保证基本地形图准确，在各领域中能够顺利发挥作用。本文主要无人机在城市基本地形图测绘中的应用优势、要点，把握好相关技术实施。

关键词：无人机；城市基本地形图；测绘；优势；应用

在城市建设推进中，地形图测绘工作要求提升，传统测绘技术已难以满足其实际需求。无人机航空摄影测量等新测绘技术的出现，凭借其性价比高、效率高、精确度好的优势，在地形图测绘中发挥着重要作用。同时，无人机测绘还广泛应用于灾难救援、传染病监控等领域中，在地形图测绘方面要进一步完善应用策略，能够保证测绘成果质量。

1.无人机测绘应用优势

无人机测绘中，主要由飞行控制系统、地面站系统、航拍系统和数据处理系统四部分组成，无人机搭载高分辨率相机，在地面系统控制下按照一定航线拍摄目标影像，从而获取该区域地形地籍信息。在城市基本地形图测绘中，应用无人机测绘要明确绘制需求，才能合理配置技术设施，并制定可行的工作方案，保证能够高效获取需要的数据信息等。

与传统测绘技术相比，无人机测绘的优势主要体现在以下几方面：第一，无人机测绘应用的性价比更高，无人机造价低且飞行中不需驾驶人员，因此可以开展一些比较为危险的作业，很大程度上突破了地形现状等，其测绘可以消除死角。同时无人机对气候要求相对较小，可以很好地适应大多数工作环境，其经济适用性较强；第二是无人机测绘的效率更高，无人机航拍携带高分辨率相机，可以准确、高效获取地表影像，并依托数据处理技术生产三维可视化数据，其测绘流程更加简单，测绘效率也大大提高了。第三，无人机测绘具有较强时效性和准确性，无人机飞行中可以不受地形限制，在复杂地域也可安全灵活工作，且携带的摄影器材具备垂直摄影、倾斜摄影等功能，得到的影像是多角度、高精度的，有效避免遗漏部分地图元素的问题，能够切实满足城市地形图测绘需要^[1]。

2.无人机测绘工作原理

2.1无人机空中拍摄

无人机在飞行中搭载专用摄影机，且摄影机具有高分辨率，可以在空中拍摄到高度清晰的图片。实际拍摄中，利用GPS导航和遥控来指挥无人机飞行，控制器飞行路线和速度等。再利用拍摄获得的影像资料分析数据，保证测绘工作中拍摄实效性。

2.2布置像控点

无人机完成空中拍摄任务后，需要布设影像资料像控点，一般需要根据要测量的区域统一开展，以平高点为基本布置，可共用相邻间像控点。而位于边缘的像控点应设置在轮廓线外，以保证成图满幅。如果测绘区域是城市建筑密集区域，应当适量增加像控点，布设完之后才可测量三维坐标^[2]。

2.3数据分析与处理

完成空中摄影和像控点布设后，就可利用影像处理软件分析处理数据，得到模型与信息坐标图片，利用形成的影像信息资料，即可开展城市地形图测量与规划建设等工作。

3.无人机测绘工作流程

3.1测绘作业准备工作

在无人机测绘开展前，应做好相关准备工作。首先要收集测绘区域的基础资料，包括基础地形图、卫星影响等，掌握其地理位置信息等情况。其次是要准备好使用的设备，相机要检校内方位元素、畸变参数，飞行设备需做常规检查和检校，确保相关技术参数符合测绘要求。最后还要勘探现场，选择好设备起降地点等。

3.2航摄作业

一方面要设计好无人机飞行航线，可以利用软件设计。并合理确定航向重叠度、旁向重叠度和地面分辨率等参数，确保测图精度良好。然后就是控制点布设和测量，可以地面架设基准站，采用动态差分技术高景区定位结算。地面控制点要均匀布设在测区范围内，利用城市卫星定位服务系统测量其坐标，然后转换为城市坐标系坐标。最后就是影像获取，无人机在起飞前应进行全面检查，包括自检、安全检查等，确保无人机状态正常，线缆连接良好、天线视野开阔等。相机则要检查其是否固定良好，并设置好快门速度等。还要检查跟踪器和升降翼等，保证信号接收正常^[3]。

无人机航飞过程中，要操作其按照预定路线采集影像数据，地面站需实时监控无人机状态，关注其风速、高度和速度等各项指标，存在异常的话要及时做出判断、处理。采集作业完成后，按照预定线路返航降落。

之后就是整理航飞数据，核查拍摄照片是否与飞行轨迹参数一致，以及确认是否漏拍等。照片质量检查其是否存在迷糊不清的问题，在全面、快速检查航飞成果质量，并计算其航向重叠度和旁向重叠度后，生成航飞检查结果报表。对存在质量问题的部分，要重新补拍，之后检查达标后则完成本次拍摄

^[4]。

4. 无人机在城市基本地形图测绘中的应用

4.1空三加密处理

对测绘数据的预处理中，需要检查原片，整理好POS数据和控制点数据。完成预处理工作之后，利用专业软件对测绘数据进行空三加密处理。此过程中，要选择合适的控制点，通过对点位的挑战、平差优化，从控制点中选择一部分作为处理控制点，其余点为检查点。要保证模型连接强度能够加大，防止在其中一项控制点出现较大误差之后，而产生全局性负面影响，在立体相片上增设模型连接点进行空三平差，在点位调整、优化的反复实施下，最终保证数据处理达到绝对定向精度^[5]。

4.2空中三角测量技术

在开始航拍测绘之前，需明确本次测绘工作的要求，采集需要的目标区域信息，并做好空域协调工作，完善必要的技术设施配置等。在现场勘探中掌握实际情况，合理设计无人机航线，之后进行空中三角测量。空中三角测量技术实施中，需使用具备一定分辨率的遥感影响一体化测图系统和光束法平差软件。实际实施中，要先做好数据准备，并设置相关的航拍参数，复核控制点坐标文件等。然后就是校正畸变差，在无人机测量中，如果采用的是非测量相机，则容易产生大的畸变差，因此需加以校正避免影像存在主点偏移、畸变等问题。同时构建测区高程文件，在其中将校正好畸变的影像引入，自动开展内定向作业，确立初始航带偏移，将比较大的误差像点去除，其它连接点可以实行互交编辑作业。最后就是获取成果，自动相对定向影像中相对定向点要有足够数量且分布均匀，利用光束法平差软件结算区域网平差，并应用空三加密成果，然后输出测图工程文件。

4.3数字正射影像技术

在远程操控下，无人机到达测绘地点，通过联合测控布设的像控点、显著地标，应用系统导航测绘技术全方位、多角度测绘区域地形信息。具体实施中，首先是DOM技术的实现，其依据就是数字高程模型DEM、内外范围原色，可以应用在格列模型数字化航空像片影像采样中，经过调色、裁减手段后，生成标准分幅的正摄影图像。其次是单片正射影像获取，将影像数据、加密成果导入之后，系统可以自动生成DSM，且采用合适技术处理滤波，使其转换为DEM格式。之后在测图系统中纠正相片，形成单片正射影像。最后就是生成影像定位文件，选择使用的单片正射影像，要保证在图幅范围之内，采用专业软件来裁切、拼接，并输出正影像，然后生成定位信息文件。

结束语：

在城市规划和国土资源管理方面，需要采用无人机测绘方式来完成城市基本地形图测绘，在测绘中做好飞行控制、信息采集、数据处理等工作，以保证数据准确性、精确度，顺利完成高质量地形图测绘。

参考文献：

[1]黄荣庆.无人机航拍测绘应用研究[J].建筑工程技术与设计,2019,(34):3384.

[2]孙彪.测绘工程中无人机的运用[J].建筑工程技术与设计,2019,(35):2867.

[3]贺志军.无人机在城市基本地形图测绘中的应用研究[J].科技创新导报,2019,16(35):43-44.

[4]高志国.无人机在城市基本地形图测绘中的应用[J].城市勘测,2017,(5):29-33,42.

[5]牛学军.基于无人机低空航摄的地形图测绘应用[J].科技创新与应用,2019,(36):178-179.