无人机摄影测量技术在数字化地形测量中的应用

无人机摄影测量技术在数字化地形测量中的应用

罗金球

中国石油管道局工程有限公司 300457

摘要：无人机测量技术是航空摄影测量和遥感中出现的现代测绘技术，该技术可以快速、及时和全方位地获取地理信息，具有飞行高度低、分辨率高、获取数据快速等特点，能够满足测量工作对于实时性的要求，所获取的高分辨率影像数据对于地理信息处理和应用具有重要的意义，目前已经成为测绘科学与技术领域研究的热点。

关键词：无人机；摄影测量技术；数字化地形测量

引言

无人机技术用于数字化地形测量，可以利用其搭载的摄像头在高空实现大角度、立体化的拍摄，自动化程度较高，获得的信息全面而又准确，因此在公路测绘、全景图像生成等方面有广泛的应用。无人机航拍技术拍摄出来的地面景象不容易失真，并且能够对这些原始景象数据信息进行处理，获得理想的显示效果，便于人眼识别，便于直接使用。因此，带来了很好的用户体验，具有很高的科研以及商业应用价值。

1无人机航测技术概述

1.1技术原理

无人机测量技术是遵循航空摄影测量的基本原理，采用无人机（unmanned aerial vehicle，UAV），搭载专业数字航测设备经低空航空摄影获取高清影像数据（像片），通过使用综合法、全能法、分工法等测图方法，对单张测图像片进行中心投影的透视变换，对立体测图进行投影过程的几何反转，通过数据分析处理软件进行影像数据的精细化处理进而生成三维点云与模型，实现地理信息的快速获取，生成测量产品，满足测量需求。

1.2无人机航测技术航拍特点

无人机航测技术是在传统航测航拍技术基础上发展起来的，主要是利用了无人机的高空无障碍飞行、搭载的摄像头可以全方位工作等优势，可以实现机动灵活基础上的高效拍摄，尤其是对于人迹难以到达的区域更是具有无可替代的优势。无人机航拍出来的图像很清晰，可以采用不同的比例标准进行显示，经常用在小面积区域（如各种道路、桥梁、海岸线等）的摄影测量过程中。

1.3测量系统的组成

无人机摄影测量技术的应用，主要依托于完整的功能系统。在实际测量过程中，硬件与软件系统同时发挥效用，才能准确地测量出实际数据。在硬件系统应用中，无人机主要包括机载、监察等功能。在软件系统应用中，无人机主要包括飞行路线、摄影检测、远程操作、飞行控制等方面的内容。通过实现对航摄的细致检查、航摄面的覆盖范围以及信息数据的传递速度，就能有效解决无人机飞行时的稳定性问题。无人机作为没有驾驶员直接操作的飞行器，在测量物体时具有一定的技术难度。只要利用高分率等测量技术，就能快速、准确地捕捉地形数据，从而准确掌握地形地貌和各类物体的实际情况。基于无人机的测量系统技术，科研人员在该领域中不断地研究和探索，力求实现造价低、质量轻、体积小的无人机技术，依托其反应快、使用方便的特性，不断提升测量工作效率。通过加大无人机管制力度，不断科学、合理地应用无人机技术。

2无人机摄影测量技术的特点和作用

2.1时效性好且成本低

在测绘行业中，传统的测量技术都是通过卫星测量，可想而知，成本很高，而且时效性低。但是无人机恰恰能够弥补这个缺点，时效性强，而且成本不高，测量数据既方便又准确，能为地形测量提供有效数据。相对于人工测量，有效地扩大了测量范围。

2.2测量数据精度较高

在大比例尺低空测图中，测量误差主要为仪器误差、人为误差以及气候等外界因素影响产生的误差，若配合GPS辅助控制测量，无人机测量的实际测量精度可以达到亚米级，测图精度可以达到1:1000，可以满足大比例尺地形图测量规范精度要求。同时，通过无人机测量所拍摄的像片还可以获取大量的三维地理信息，这些地理信息经平差计算矫正，可以进一步提高无人机测量的精度，因此，在地形测量中，无人机测量技术可以保证较高的数据精度，满足测量精度规范要求。

2.3数据获取迅速

像素很高，数据还可以定位，由于这些特点，三维正摄影像图非常容易制作。当数据呈现三维化的特点时，处理数据就变得更加简单，这是测绘行业发展最为需要的。无人机测量协调性很好，它可以和卫星结合，也可以和遥感技术共同使用，配合地面的工作，使得工作人员更加高效便捷的获得数据，处理数据，提高测绘行业的工程质量。

3无人机摄影测量技术在数字化地形测量方面的应用方法

3.1空中三角测量分析

在确定空中三角的测量方案时，要做好前期的准备工作。我们有2种可以选择的计算测绘技术系统，其中一个是无人机管家遥感影像一体化测图系统，另一个是可供选择的PAT－B光束法平差软件。当方案做好以后，我们要将重心放到工作细节的完善中。准备数据时，工作人员要统一格式，最好可以将所有影像都转换为jpg格式，采集数据的相机也是值得注意的，要确定相机焦距，结合实际情况确定测量路线。我们要了解实际情况，由于各种原因，无人机上没有配备专业的相机，所以畸变差的存在也很正常，尤其是照片边缘容易有边缘畸变情况出现，所以专业的处理软件必不可少。处理好的图片和数据一定要及时且准确地录入，要设定准确的参数，保证软件可以自动定向。这样做可以明确测量过程中的航线偏移的量，而且由于软件的自动定向技术，去除多余的像点也十分简单，而且连接点还可以相互交错编辑。测量结束以后要及时处理数据，保证数据符合要求，结合合适的软件将数据分析做好。

3.2像片控制测量

在应用无人机测量技术进行地形测量时，第一步工作就是布设像片控制点，布设时根据测区实际情况和拍摄跨度、测图精度要求在实地进行基线确定和踏勘选点。像片控制点布设后可采用GPS静态测量、GPS-RTK动态测量或全站仪导线测量与测区内高等级GPS控制点进行联测，进行像片控制测量。为确保像片质量，像片控制点上还需架设人工布标。像片控制点布设完成后，要检校无人机上的摄像设备，确保设备运行正常，为下一步的航空摄影做好准备。

3.3航空测量摄影

随着21世纪科学技术的发展，航空摄影测量技术变得越来越重要。无论是军事，还是民用，都能体现一个国家的综合实力。我国正处于民族全面崛起的关键时刻，无人机设备的应用无疑成了科学技术的一大突破，也成了地形测量的关键性因素。在航空测量方面，无人机测量技术的升华和系统机能的合理发挥，更加有效地解决了特殊环境下的成像问题以及相应的数据转化问题。依托摄影系统所拍摄的图片以及GPS定位系统，将所得的图片内容和位置信息进行有机的结合，逐步生成内涵丰富的图像信息。通过运用图像绘制与合成的技术手法，不断将成像中的内容进行整合，经过信息系统的分析与加工，生成准确度高、质效性强的数据影像，不仅大大提高了对特殊条件、特殊位置的把控能力，也保证了测量的及时性、稳定性、准确性。

结束语

数字化地形测量并非一项简单的工作，它需要技术人员依托无人机设备，及时、准确地测量地形，从根本上提高对地形的认知和应用。另外，随着无人机测量技术应用范畴的扩大，数字化地形测量变得越来越方便。通过技术人员的不断研究，各种地形测量技术的不断提升，相信未来中国无人机技术将会更上一层楼。

参考文献

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