无人机航空摄影测量技术在地形图测绘中的应用

李强  

新疆维吾尔自治区第二测绘院 830000

摘要：随着经济的发展以及城市化进程加快，城市建设和城市规划日益增多，对地形测绘工作提出了更高的要求，传统的测量方式已经无法满足现在社会生产需求，而无人机航空摄影测量技术由于高精度、实时性等特点而备受关注。无人机航空摄影测量技术是一种新型的测绘手段,它可以通过在遥感影像上对地面物体进行实时地片测绘,从而得到所需信息,还能实现数据共享、远程监控等功能。随着计算机和网络通信技术以及电子信息技术的不断发展与完善，越来越多新应用使得数字化影像处理成为可能。因此对无人机航空摄影测量技术在地形图测绘中的应用进行分析，并对其发展现状进行阐述。

关键词：无人机航空测量技术；地形图测绘；应用

1. 引言

无人机航空摄影测量技术是利用三维遥感影像的高空间分辨率来获取地物要素像,通过对地面点进行平差计算,得到地面点坐标，在地形图测绘中使用无人机航空摄影测量技术可以提高工作效率和精度。近年来,无人机航空摄影技术已被广泛应用于全球气象、农田保护等多个领域。在数字影像制作的过程中,可以对地形图进行平差校正和精度定标，利用GPS、RTK获取地面点坐标及相应数据参数后，可快速获得地物位置信息，还能通过已有平台实现自动采集并处理数据结果以满足测量需求，同时在测绘领域中使用无人机航空摄影测量技术可以大大提高工作速度。

2. 无人机航空摄影测量在地形图测绘中的应用现状

随着现代航空技术的快速发展,无人机低空作业已经逐渐取代传统测绘方式,在地形图测绘中也可以使用数字摄影测量等高精度、实时性强的三维影像获取定位。目前,国内的地形图测绘技术主要以航空摄影测量为主,无人机航测也是其中之一。但是由于我国对土地资源勘测和管理方面，缺乏相关经验以及专业人员等原因导致在一些地方无法完成精确地放样调查与利用。同时随着网络时代下信息科学技术发展迅速，数字化水平越来越高，使得数据传输速度加快并且精度更高，因此需要使用数字影像机来进行地形图测绘技术的应用已经成为了当前国内外研究热点,也是今后发展路线中重要环节之一^[1]。

3. 无人机航空摄影测量技术的特点

（一）测量数据精准

无人机的测量主要是利用激光三维建模技术、RTK数字摄影测量仪以及GPS影像数据获取系统。而对于地形图来说,由于其精度较高,能够得到较为准确地测绘成果。因此在进行对航空遥感影像进行绘制时，需要使用专业的软件来完成制作和处理工作之后，才可以通过实测或物点坐标算出地面点位置信息等内容。另外。也要利用无人机低空作业平台来实现对空中三角测量、扇面几何参数以及风向风速等数据的获取与接收。

2. 安全性高

无人机航空摄影测量的安全性主要是指空中遥感影像在测量过程中所能够承受到的压力。无人机在遥感影像的测绘过程中,对地面设备、机载图像等数据信息都有很高要求,因此必须保证其安全性。首先是大气环境监测；其次要确保空中交通管制员及测量人员的安全和可靠性不受外界因素干扰；最后就是通过卫星获取地面控制点坐标计算得到地形三维坐标的长度与角度值，来确定地物之间关系曲线精度以及位置误差所需时间等参数。

四、无人机航空摄影测量在地形图测绘中的运用

（一）合理应用空中三角测量方式

当无人机航测技术开始应用到地形图的摄影测量阶段时,其对地物点、地面控制网等相关数据信息处理方面都有比较高要求。在进行无人机航拍作业时,可以使用三角测量的方式来对地形图实施测绘,其原理是利用空中三角计算方法实现了三维摄影数据与地面点坐标之间精确对应。由于无人机低空飞行具有较高的自由性和灵活性等特点，因此利用航空影像制作地物控制网需要通过在空域测设点处设置三角形加密标志、布设矩形边框或多边形标靶,使测量范围内不受外界因素影响而进行合理使用；其次是对空中三角坐标系和相应坐标系统使用直视框式全站仪法来建立基准线以及空间直角模型；最后通过平差计算得到地形要素坐标与实测图之间的夹角值。

（二）做好数字线画图工作

数字线画图的目的是对地形图中所要绘制到的图形进行准确无误地描绘,同时还可以在数字中找到所需地方,从而提高测绘工作效率。同时数字化技术在无人机低空作业的应用,其主要是为了能够提供更为高效便捷、精准定位的服务。所以测绘工作一定要保证测量精度和数据处理能力，做好数字线系布设工作。根据地形图点之间距离进行合理地确定导线网间距,并对不同高度下所需要求放样高程值进行计算，还要考虑到在空中建立基准站时与地面控制点间所存在的角度误差问题,从而能够准确把握无人机低空作业中的坐标位置变化情况。

（三）地形数据的采编

地形数据的采集和处理需要专业人员进行,所以在对无人机航空摄影测量精度要求较高时,还需有人工配合使用。地形数据的采集过程中,在无人机拍摄后,需要对影像进行调绘,以保证所获取到的图片是满足用户需求以及野外作业使用，因此要根据不同地区、不同时间段来选择适合当地气候条件和地理环境。利用GPS接收机获取地面微差图，可以用RTK来实现遥感影像平差处理、校正等操作，也可通过卫星定位系统和地物信息收集设备将实测得到地形数据转化为基准点位的空间坐标,然后在进行空中三角测量和多角度投影补偿运算后生成地形三维坐标的航摄图像

^[2]。

（四）采集正射影像

正射影像的采集是利用低空无人机进行空中摄影测量,在地面点布置后,对所需平差计算。因此正射影像采集的时候需要选择合适的地形点,然后在对图像进行处理和拼接,这样就能够很好地保证所获得图片清晰。通常情况下使用无人机航拍来获取正射影像时，主要是利用相机直接将地面点阵转换成数字光栅(PDS)或者是通过旋转成像系统来实现的。

五、总结

随着计算机的发展,数字摄影测量技术在测绘行业中得到了广泛地应用。无人机航空摄影测量是利用空中三角测图、低空多点三维坐标的高程遥感影像数据进行地面摄影，它能够有效减少人为操作造成误差问题，并能保证精度要求且不易损坏设备设施。同时也是因为数字图像技术具有较好的实时性以及可视化功能，所以使得它在地形图测绘中得到了广泛应用，大大提高工作效率。

参考文献

1. 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 (14).

2. 刘锦程，徐从叶，崔洪昊.航空摄影测量在大比例尺地形图测绘中的应用[J]. 中国新通信，2015 (06).