城市地形图测绘中无人机摄影测量的应用

城市地形图测绘中无人机摄影测量的应用

朱长春

江西省自然资源测绘与监测院 江西 南昌 330001

摘要：在我国城市快速的发展过程中，地形测绘是城市建设的基础性、经常性的工作，它可以有效地完成地理信息数据采集。而地理信息数据采集作为城市发展的基础，通过对其进行全面分析，可以为城市的建设和规划提供数据支撑，为领导的决策提供了重要依据，从根本上推动了城市的发展，这也就充分表现出地形测绘的重要性。但是，就当前情况来看，地形测绘工作在开展过程中会受到多方因素的制约，测绘的难度系数较高，从而在一定程度上直接影响测绘成果质量。而无人机技术能够在最大程度上解决这一难题。为此本文简要介绍了无人机航空摄影测量基本内容和技术特点,并结合实际阐述了无人机航空摄影测量技术在地形图测绘中的应用。

关键词：无人机；航空摄影测量；地形图测绘；应用

0引言

近年来，我国的航空摄影技术得到了长足的发展，应用范围涉及军事应用、矿山挖掘及城市规划等多个方面^[1]，其中以无人机航空摄影测量表现的最为突出，这是由于无人机航空摄影具有响应能力快、时效性高及安全性好等优点。现阶段，无人机航空摄影技术在城市地形图测绘中的应用越来越广泛，优势越来越明显^[2-4]。可以说，无人机航空摄影测量有效提高了城市地形图测绘的工作效率，对其产生了巨大的价值和意义，在促进航空摄影测量技术的发展同时也在一定程度上促进了社会发展。

1无人机航空摄影测量基本概述

无人机航空摄影作为一种新的测量方法，在一定程度上满足了我国数字化城市建设的相关要求，已在我国各个相关领域被广泛应用^[5-6]。无人机航摄以无人驾驶飞行器为飞行平台，搭载数码相机进行图像采集，通过3S技术在系统中的集成应用，以达到实时对地观测能力和遥感数据快速处理。在利用无人机进行航空摄影工作时，应该注意以下几点：首先，对无人机的类型进行选择。需要根据应用的实际场景选择，在确定无人机的类型后，还要对有关信息进行收集，从而把无人机调试到合适的工作状态，以保证相关测量的顺利进行。其次，需要对无人机航空摄影的工作路线进行设置。为了减少外部因素对无人机测量工作的影响，需要选择一条合理的航空摄影路线，同时还需要根据飞行路径实际情况对无人机进行现场调试。最后，在无人机进行低空拍摄时，需要根据无人机控制点分布的情况，来获取所需的照片和信息数据，并进行相关处理，以保证数据的精度。

2无人机航空摄影优势

2.1响应快

无人机一般采用低空飞行的航测模式，因此它受气候条件的影响比较小^[7]。无人机具有轻巧，灵活性强的特点，相对于普通飞机来说，无人机不需要专门的起飞场地，在一般情况下，无人机的升降操作在一段平整的路面即可完成，并且它的起飞时间也非常快。在其起飞之前设定相应的工作路线，后边就不需要再进行遥控，由此可见其操作的简单性以及运输的便利性十分突出。另外，无人机可以根据任务本身的要求，快速到达相应的作业区附近，进行站点设立，从而进行航摄。

2.2建模强

无人机航空摄影系统会携带数码相机、数字彩色航拍摄像机等多种相关设备，在这些设备共同运行的情况下，无人机可以迅速的获取地表中的相关信息，和以往卫星遥感测绘技术相比，其完成的定位操作精准度更高。同时能生成项目所需要模型以及可视化图片，可在不同的环境下完成数据采集以及调查分析工作。

2.3综合性突出

无人机航空摄影测量系统不仅自身功能强大，还可以与外部的检测手段相结合，具有非常好的兼容性。例如航空绘测与卫星遥感等系统结合工作，就可以实现综合性应用的目的。另外，无人机还可以实行全方位、立体化的航拍，当下最主要的测量手段就是无人机航空摄影测量，这项测量技术还需要人们多加关注，给予其更多的技术支持。

3地形图测绘中的无人机航测应用

3.1航测控制点布设

无人机航测控制点的位置选择以及设置的数量都会影响其测绘结果，应该严格按照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进行布设，确保可以顺利完成测绘任务。在控制点布设过程中，第一条以及最后一条航线在其相对平面内的像控点应控制在8个以内，如果测区有微丘陵，控制点可以增加到12个，有重丘陵则需要再增加到16个。除此以外，无人机航测的像控点也需要按照既有航线以及不规则网的实际情况布设。比如在控制网是不规则形状的情况下需要考虑其端点四周的双点特征等因素，遇到比较复杂的地形条件通常难以确定像控点目标，这时候可以选择小型目标进行高程点的设置。

3.2全面采集测区影像数据

测区的影像数据采集工作至关重要，不仅要严格做好无人机的飞行准备，检查无人机的内置SD卡的实际装载情况，保证数据的安全；还需要检测无人机系统的航向定位等系统功能、无线信号收发功能等等。完成相关检测工作以后就可以通过ALtizuree等软件来设计无人机测区和航线，比如在长方形区域的测区中，需要对其长度方向进行区域划分，并按照各个区域的实际情况设定相应的飞行高度和航线。借助于GPS技术以及新型的POS技术等都可以准确地感知控制无人机姿态，从而顺利完成影像数据的收集工作。

3.3航测数据的处理分析

航测数据的处理分析工作是绘制大比例尺地形图的前提。将无人机获取的航测影像进行筛选并分组处理，一般需要确保各组次中均有6张照片，将影像信息输入到模型中，借助于建模系统就可以自动处理影像信息，并将最高精度的图像挑选出来。另外还需要利用点云加密以及空三解算等方法进行数据计算，利用计算机自动筛选超限点位，并确定点位密集度，最终可以呈现不同类型目标对象的三维模型。

3.4大比例尺地形图的绘制

大比例尺地形图的绘制是最为重要的一个环节。该环节需要大量的数据信息作为支撑，应通过数据计算转换以获得DOM数据，同时将DOM数据输入到ArcGIS等相关软件中，之后就可以在软件中自动完成测区内地形、地物以及相关构筑物等要素的分层模型的构建。在此基础上引入三维模型，将影像数据以及模型中的地貌信息展示出来并进行对比分析工作，最终就可以准确完成大比例尺地形图的绘制。在地形图绘制过程中应注意地貌高程的实测数据以及DSM模型中的高程数据信息是否完整、准确，并利用ArcGIS软件对两者进行计算分析，以保证大比例尺地形图的绘制质量。

4无人机航测应用实例

某县城城市建设计划要对14个镇规划范围进行无人机航空摄影测量，并绘制1：1000大比例尺地形图。航测中旁向重叠度及航向重叠度都要超过75%，航线定点曝光飞行，完成居民地信息、交通、水系等各种不同类型附属信息。同时，可以利用三维自动化系统构建三维实景模型，生产三维模型流程如图1所示。

图1三维模型生产流程

在实际作业开展期间，以乡镇作为单位，对区域点进行连接，然后经过自动匹配、平差计算、剔除粗差、调整点位等各项操作，直到得到成果为止，最终全面结合航测数字测图和外业调绘不同方式获取成图，完成编辑任务。

结语：

综上所述，随着测绘技术的快速发展，无人机航测技术的应用更加广泛，特别是在大比例尺地形图测绘中，可以提高数据采集时效性和全面性，降低工作强度，节约工作成本。同时，在日后工作期间还要重视对无人机航测技术应用经验的全面总结，通过不断创新完成好航测作业。

参考文献：

[1]张颖秋.无人机航空摄影测量在地形图测绘中的应用[J].中国非金属矿工业导刊,2015(5):59-62.

[2]李文飞.试论无人机航空摄影测量在地形图测绘中的应用[J].华北自然资源,2020(2):72-73.

[3]王吉振,张友超,王仕林.无人机航空摄影测量在地形图测绘中的应用[J].中国高新科技,2020(6):30-31.

[4]吴涛.低空无人机航空摄影测量技术在土地整治项目规划设计阶段的运用[J].安徽农业科学,2015(2):295-296.

[5]陈雷.城市地形图测绘中航空摄影测量的应用[J].科技创新与应用,2019(6):163-164.

[6]焦旭,王贺封,张安兵,等.航空摄影测量在矿区1:2000地形图测绘中的应用研究[J].河北工程大学学报（自然科学版）,2015,32(3):105-109.

[7]陈建丰.无人机航空摄影测量在地形图测绘中的应用探讨[J].内蒙古煤炭经济,2017(8):33-39.