无人机航测在大比例尺地形图测绘中的应用探究

无人机航测在大比例尺地形图测绘中的应用探究

卢长智

广州建通测绘地理信息技术股份有限公司 510000

摘要：无人机航空摄影测量可进行正射测量和倾斜摄影测量，这两种方法均已应用于大比例尺地形图的测制，其中，无人机倾斜摄影测量由于更直观、操作更简单，近两年来发展迅猛。本文对无人机航测在大比例尺地形图测绘中的应用进行分析，以供参考。

关键词：无人机航测；大比例尺地形图测绘；应用

引言

大比例尺地形图是各行各业规划管理必不可少的基础资料，人工施测大比例尺地形图通常面临着工作效率低，成图周期长，成本消耗大的问题。近年来，无人机和计算机图像处理技术的快速发展，推动着无人机在测绘行业应用领域的快速拓展。

1概述

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。

2无人机测量系统组成

无人机测量系统主要由三个部分组成，即：飞行控制系统、地面控制系统和数据处理系统。飞行控制系统是无人机测量系统中的主体部分，包括无人机机体与动力装置、机载航摄设备、飞行控制设备、导航装置等。地面控制系统也称为地面控制站，是无人机系统的指挥、控制中心。遥控无人机的上行数据及无人机向地面传输的图像和遥测数据都在此进行处理和显示。地面控制系统一般由航迹规划设备、控制及显示平台、图像处理设备、计算机及信号处理器、通信设备、无人机起降设备等组成。数据处理系统主要是对机载航摄设备获取到的高清影像数据，按照测量任务的实际要求进行解算和处理，生成三维点云与模型数据，获取相应的地理信息。

3无人机测量在大比例尺地形图测绘中的技术优势

3.1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，在大比例尺地形图测绘中，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。

3.2协同应用能力较强

在大比例尺地形图测绘工作过程中，应用无人机测量技术，不仅可以发挥其航空摄影的独特作用，还可以与GPS卫星定位技术、遥感技术、航空测绘技术和其他传统测量技术等协同应用，通过其获取的三维可视化数据和影像可以建立数字高程模型（DEM）、数字正射影像图（DOM）和数字线划图（DLG），为测绘工作提供更多的辅助应用。因此，无人机测量技术的兼容性和协同应用能力使得测量工作更能够取得综合效果。

4测绘大比例尺地形图中无人机航测技术应用分析

4.1无人机航测控制点的合理布设

在应用无人机航测技术进行大比例尺地形图的测绘时，首先需要合理布设无人机航测的控制点。在布设控制点时应结合测区的实际地形条件以及大比例尺地形图测绘任务的具体要求来合理选择控制点的位置，并科学确定控制点的设置数量，以确保无人机能够高效地完成图像数据的采集。例如，第一条以及最后一条航线在其相对平面内的像控点布设基础应控制在8个以内。当待测区域具有微丘陵地形特征时，在测设测绘基线时，其数量应控制在12个以内。而当待测区域为重丘陵区域时，则应适当增加基线的数量，一般可以设置16个左右。同时，在设置无人机航测的像控点时还应充分考虑既有航线以及不规则网等因素，当控制网为不规则形状时，应考虑其端点四周的双点特征等因素，避免由于像控点设置不合理影响无人机航测影像数据采集的精度和全面性。当待测区域地形条件比较复杂，无法选择明确的像控点目标时，最后在设置高程点时也可以选择小型目标，并通过分段拟合方式来实现局部检验的目的，从而在保证准确获取物体顶点以及交点位置信息的基础上提高影像采集的清晰度，为后续的大比例尺地形图的绘制工作奠定良好的基础。

4.2航测数据的处理分析

在应用无人机航测技术对大比例尺地形图进行测绘时，需要对数据信息进行科学的处理。首先，要合理选择无人机获取的航测影像，并对控点图像进行筛选分组处理，在各组次中均应保证有照片6张，且应将影像信息输入到模型中。然后由建模软件系统自动完成影像信息的处理，并将最高精度的图像挑选出来，同时还要对像控点中的刺点数据进行处理。其次，应利用点云加密以及空三解算等方法来计算数据信息。目前在无人机航测中可以自动完成空三加密处理，并利用计算机自动筛选超限点位。同时还可以根据不同的测绘要求通过人工方式来确定点位密集度，并根据点位显示状态的不同来分别呈现不同类型目标对象的三维模型。这种空三加密方式能够更好地满足复向地形条件下的数据加密处理要求，能够进一步提高数据获取的自动化水平以及处理效率。

4.3地面端的控制系统和装置

无人机的整个航空测绘体系主要包括地面控制基站和空中的摄影采集系统等等，在建设地面控制系统的时候，要同时包含地面控制软件和数传模块以及与之相配套的计算机硬件等设备。从具体的实践应用中来看，地面控制系统可以有效的给作业中的无人机发出飞行指令，同时对于无人机的具体位置进行定位和回传。由于地面控制软件具备监控和实时显示等特性，对于无人机的具体飞行相关数据和地理位置信息可以通过地面控制系统来进行计算分析，从而做到可以实时调整和纠正无人机的飞行轨迹和路径。无人机的控制系统经过这么多年的发展，已经拥有了非常稳定和成熟的操作体系。它有效地保护了无人机在飞行过程中的安全性，通过数据分析和比对，对于无人机拍摄的稳定性和可靠性都有着巨大的进步。

4.4空中三角加密测量

空中三角加密测量是提高航测精度的重要数据处理流程，这是由于在无人机航空摄影过程中虽然采用了多方位、多视角拍摄，但是难免受到植被、高大建筑物遮挡等问题造成摄影“空白区”出现，使得无人机倾斜摄影测量在局部区域的测量精度达不到实际要求，进而影响整体测绘精度。此时，需要对航空影像数据进行三角加密测量以及校正流程，采用无人机航拍过程中系统自动保存的POS数据进行方位元素的预测，进而将植被、高大建筑物等影响因素剔除，可以有效的改善及提高测量精度。在完成空中三角加密测量后，再经过其他校正处理、约束网平差等步骤，可根据实际需求生产DEM、DOM、DSM等产品。

结束语

综上所述，无人机倾斜摄影技术在大比例尺地形图测绘中具有明显的优势，不仅显著的减少了测绘人员外业工作量，降低了测绘成本，提高了成图效率，而且避免了测绘人员外业遇险事故发生率，显著的提高了测绘精度。

参考文献

[1]邱立广.无人机航测技术在矿山大比例尺地形图测量中的应用[J].有色金属,2019(24):24+26.

[2]程玉红.无人机倾斜摄影技术在大比例尺地形图测绘中的应用研究[J].交通科技,2019(06):21-23.

[3]侯莉.无人机在大比例尺地形图测绘中的应用[J].国土资源,2018(06):59-60.

[4]沈建波,黄薏,吕晓芳.无人机倾斜摄影在大比例尺测图中的应用研究[J].,2018,44(35):193-194.

[5]罗伟国,薛国建,李博.基于微型无人机航测的大比例尺地形图测绘[J].油气储运,2019,38(02):173-178+184.