无人机航空摄影测量技术在地形测绘中的应用

无人机航空摄影测量技术在地形测绘中的应用

东升

山东正元数字城市建设有限公司 山东烟台 264670

摘要：在我国经济高速发展的时代背景下，各个行业相继增加了对地形图的需求。传统的地形测量中主要采用全站仪、经纬仪等，还有近些年兴起的GPS、RTK来进行野外数字测图。这种传统的地形测量方式前期投入人员相对较多，工作效率低下。在实地测量过程中还面临着许多困难，比如有些山区GPS无信号等。因而借助无人机航空摄影测量技术能够充分利用其速度快，成本低，效率高，精度高等诸多优势，全面提升中小区域地形测量的质量。基于此，本文就无人机航空摄影测量技术原理的探析，为该技术的广泛应用提供有效参考。

关键词：无人机；航空摄影；地形测量；应用；实践

引言

在我国地形测绘工作开展的过程中，借助无人机航拍摄影技术，能够实现测绘技术方面的革新。同时，充分利用无人机航拍摄影技术的优势，以全面加强地形信息的获取和处理，为地区的城市规划和基础设施建设提供相应的数据信息作为保障。这就需要地形测绘人员了解无人机航空摄影测量技术的优势和内涵，不断创新测绘的形式，实现测绘活动的自动化，智能化，推动我国无人机航测领域的发展。

1、无人机航空摄影测量技术概述

无人机航空摄影测量技术是在传统航空摄影测量的基础上逐渐发展起来的一种新型技术。其中集成了遥控遥测技术，高空拍摄，视频影像传输及处理等一系列的技术，主要是由航拍设备，机载雷达，红外传感器组成的无人机，由飞行控制软件，航线设计软件等构成的地面控制站，其中还包括了机载处理系统以及地面处理系统等相关的数据处理系统。而在实际的操作过程当中，飞行平台是以无人机作为基础，其中搭载了专业的数字航测设备来进行拍摄和记录相应的数据信息。在无人机航空摄影测量技术的实际应用中，主要是借助航空技术，设计航空摄影，数据采集，外业调绘等诸多步骤来实现无人机航空摄影测量的控制工作。与传统的地形测量技术相比，无人机航测系统具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业成本低、生产周期短等特点。在后期可以通过数据处理系统进行加工，结合国家的相关规定和航测标准制做各种比例尺地形图。

2、无人机航空摄影测量技术的应用优势

2.1具有较强的数字响应能力

无人机一般是低空飞行，受不良天气的影响极小，所以可对数据保持良好的响应力，同时无人机航空摄影测量模式中的数据是实时传输的，可在地形测绘中，获取大面积的测量数据。

2.2提升地形测绘整体的精确度

无人机航摄过程中，传送的测绘信息精度高，可以将数字图像转化成三维正摄影像图，有些甚至可转化为三维可视化影像，实现无人机、航空测绘、遥感等的结合，继而提升地形测绘整体的精确度。

2.3具有更强灵活机动性

主要体现在3个方面。1）无人机内装有高精度数码摄像设备，可从垂直、倾斜2个方向拍摄测量区域，且升降不需要在专业区域内实现。2）无人机可在预设的飞机航线的基础上，实现自动分型。3）可一次设置多个地形测量航拍点，全面采集航拍点的数据，并及时上传相应的地形情况，实现高效工作。1.1.4具有明显的经济效益主要体现在2个方面。1）无人机测绘技术的成本相对较低，又融入了多种先进技术，如通信技术、网络技术、计算机软件技术等，可提升地理信息的获取效率。2）无人机测绘周期较短。

3、无人机航空摄影测量技术在地形测绘中的案例分析

3.1案例

该公司受一房地产开发公司委托，测量与绘制面积为3 km2 的 1 ∶ 2 000 数字线划地图（DLG）。该地位于该市东南部，平均海拔 500 m，属丘陵山地地带。经分析，利用一般外业测绘法较为困难，且工期较长、成本较高，所以选择无人机航空摄影测量技术对该地点的地形图进行测绘。

3.2 无人机航空摄影设计

对该项目的实际情况进行分析后，选择使用成都纵横CW-10无人机+索尼7RII相机进行测绘活动。由于无人机测量会受到风速、光线等影响，因此，选择风速较小、光线良好的下午进行航空测量。之后，测绘人员凭借长期的测绘经验、过硬的理论知识，对无人机整体航测方案进行了设计。有关测绘人员要做到以下4点。1）通过文件查阅、实地勘察、网上搜索、调研等，了解测绘区的地形地貌特征，全面分析测绘区的具体情况，划分无人机飞行分区，设计飞机航线图。2）将飞机高度、航摄方向等全部相关信息准确无误、清晰细致地标注在飞行图纸上。3）按照测量区的大小与地形、地形图要求信息、当地控制点情况等设计航测控制点，确保实现全覆盖航摄。4）布设像控点时要考虑不同影像的结合点，并设置必要的检查测点。

3.3 摄像区域测量控制

在完成航空摄影路线设计后，需要充分重视航空摄影质量的控制。通常，测绘人员先将待测区域划分为不同网区，同时在至少两条航线处布设平高控制点，并且像控点相距不能超过四条基线。在本项目中，主要使用了GPS-RTK技术完成像素点的控制，充分保证加密控制点的质量。而考虑到本次测绘区域的地形相对比较复杂，因此需要测绘人员测量高程空点的平面坐标。除此之外，测绘人员还需要使用空间三角加密计算来保证地理信息的精准性。本次项目主要使用了华测公司的航测数据处理系统来实现空间三角测量加密活动，并且取得了较好的成效。

3.4 内业数据测绘与处理

在本次测绘活动中，主要使用了Bentley的ContextCapture Center软件进行内业数据的合处理。在具体处理过程中，主要贯彻了“所见即所得”的整体方式，同时还完成了加密成果建模活动，完成了全要素的采集、匹配、模型编辑等活动，最终构建了数字高程模型DEM、正射影像图DOM等内容。通过这些数据处理以后，整个内测活动所获得的数据能够得到充分的应用，保证最终测绘活动的精准性。

3.5 外业测绘活动

由于本次项目测绘地形相对比较复杂，因此使用无人机测绘活动很难达到预期的效果，还需要使用外业测绘活动作为补充。在本次项目中，测绘人员先根据回放DLG调取了野外全要素的调绘信息图，并明确需要补测和修测的区域。在完成这些预先处理活动以后，有针对性地开展外业测绘活动。在外业测绘修正的时候，仍然要以内业测图为主，仅仅针对存在疏漏和遗漏的地方进行地理信息更新，最终提高测绘数据信息的有效性。在完成外业测绘补测和修测活动以后，使用CASS7.0、清华三维EPS等类似软件，形成最终图形成果。

3.6 精度校核

在使用外业测绘进行补测与修测活动以后，虽然形成了相对完整与全面的测绘成果，但还需要对最终测绘成果进行精度测量。在本次测绘工程中，允许的误差为23 cm，而高程允许误差则为49 cm。在此基础上，本次测绘活动的各个数据信息还应该满足我国相关国标文件的要求，保证最终测绘图中显示的信息内容跟实地实物有较好的对照性，并且测绘图中展示的内容清晰合理、测量信息齐全、成果可靠性较强。

结束语

现阶段，各行各业的发展都离不开科学技术的应用，在我国的建筑行业、化工行业、施工行业以及铁路建设、水利工程、路桥工程、交通工程的开展过程中，无人机航空摄影技术都发挥着重要作用，可以为这些工程项目节省不少的成本和资金，有效解决了工程项目中出现的问题。无人机技术的引用对我国各行各业来说是一个重要辅助工具。

参考文献

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