无人机在大比例尺地形图测绘中的应用分析

无人机在大比例尺地形图测绘中的应用分析

裴建华

身份证号码411202197404171539  陕西西安  710000

摘要：随着低空无人机航摄技术在大比例尺地形图测绘方面的广泛应用，逐渐推动了测绘技术的革新，测量外业工作逐渐由室外转向室内。无人机轻便灵活、成本相对较低，能够克服地形阻隔，大幅节省作业时间，提升作业效率。通过地面无人机操作平台，实现对无人机航空摄影数据进行快速采集、高效传输，并在保证精度的前提下，快速完成地形图绘制。因此，无人机航空摄影在地形图测绘方面的应用空间相对较大，其生产成果应用更多元化。

关键词：无人机；大比例尺；地形图测绘

引言

当代的建设当中必不可少需要借助科学的力量，而在大比例尺地形图的测绘当中应用低空无人机测绘系统已经逐渐成为重要的工作内容，基于其传感系统较为精确的特性，能够为我国的测绘事业提供较大的帮助，不仅能够应用于城市的建设，同时还能够有效成为紧急救援工作当中重要的工具，结合时代发展的特征，将低空无人机测绘系统应用在大比例尺地形测绘当中能够有效缓解我国对于应急测绘的需求，从而有效提升实际当中测绘工作的效率，也是我国逐渐趋于数字化发展的重要表现之一。

1无人机技术特性

无人机技术作为近年来兴起的一种航空测量体系，在可移动传感装置的辅助下，使整个测绘工作向灵活性、精确性、维度性、成本性发展。同时，依托无人机技术，通过远程操控手段，对具有复杂属性的地质环境进行立体化监测，以高分辨率的形式，对地质信息进行模型化描述。此外，无人机搭载的航空摄影技术可进一步为数字化、遥感化的工作机制提供技术载体，以适用更多的测量领域。从航测技术特性来看，其主要包含以下优势：1）受限权重小。我国国土辽阔，地形环境复杂，受大气层环境的影响，使用卫星技术测量时，无法对数据信息进行针对性采集，进而造成数据信息获取不完整。采用无人机测量可有效解决大范围测量缺失的问题，通过低距离、高精度的成像设定，可最大限度排除干扰因素，提高成像质量。2）时效性强。传统卫星测量工作在数据信息传输方面存在一定的时效性问题，即数据存档与接收终端方面呈现出传输时差问题。通过无人机技术搭载的传感装置，可最大限度保证数据信息实时传输，保证各项数据测绘工作开展的时效性。3）性价比高。无人机航测工作主要是对区域内的地质信息进行采集，通过获取空间位置信息，为后续地质工程工作提供数据支持。无人机在飞行过程中，可通过程序指令的设定进行自动化飞行，且整个工作时限较短。在执行飞行指令的过程中，只需备好往返所需的电力能源便可替代人们进行智能化监测。

2无人机在大比例尺地形图测绘中的应用

以某村1∶2000大比例尺地形图测绘为例，选定无人机测绘方案后实施测绘任务。做好各项准备工作后，先根据航飞范围布设像控点，再开展航空摄影测量任务。内业数据处理方面，经数据预处理后，精准计算空中三角测量结果后，生产DEM与DOM等航测成果，基于航测成果、人工绘制地形图并进行精度分析。

2.1像控点布设

像控点布设包括四个方面的内容，即影像分析、点位选取、像控点测量、像控点刺点。影像资料分析方面主要分析了航线间隔及旁向重叠度，分别以30%~40%、65%~75%为准。无人机摄影作业区域，航向超出航空摄影区域范围需要控制在3~6条基线。相片的倾斜角度、旋偏角、航线弯曲度，分别小于4°、8°、3%。高度方面，同一条航线高差应在30m以下。在相片上的实际航线与设计航线之间的偏离范围要求控制在10cm以内，考虑精度要求，为了从技术层面做到质量有效控制，采用强化加密像控点的方法。具体的操作限定在不规则区域内，针对凹角处进行高程点设置，针对凸角处进行平高点设置。相片位移误差不大于30m，在像控点测量方面，选择了全站仪配合RTK双频GPS接收机，对本次的像控点进行测量。在像控点刺点方面，刺点误差应保持在相片上0.1mm以内。

2.2空中三角测量解算

利用天狼星标配的MAVinciDesktop输出预处理文件，通过PhotoScan进行空中三角测量解算。数据预处理，包括删除地面试拍影像，整理POS数据，对原始影像进行畸变校正等。这里主要是对原始经纬度的POS数据，在坐标转换软件中，进行坐标数据的转换，转换到和检查点同一套坐标系下，即西安80坐标系，中央子午线117度，按照高斯克吕格3度分带进行投影计算。利用PhotoScan软件高精度、自动化的空中三角测量模块对影像进行空三加密解算，得到高精度的空三加密成果，像点中误差残差为0.31um，小于规范要求的2/3像元大小。将检测点导入到空三中，并进行转刺，得到检测点平面中误差为0.163米，高程中误差为0.182米，最大平面残差为0.323米，高程最大残差为0.351米，最大残差均小于2倍的规范要求的中误差，成果满足规范要求。

2.3 DEM与DOM制作

本次在DEM制作时，对成果进行了人工编辑，保障了对复杂实物的细致分析与纠正处理，为DOM制作提供相对准确的数据。自动生成DOM过程中涉及对DEM数据的处理、对影像的匀光匀色处理、对相关色调的均衡处理。在实际开展DOM制作时，需要通过人工编辑方法对DOM进行纠正处理、镶嵌处理，尽量使其色彩与几何特征满足地形图测绘后续的使用需求。

2.4大比例尺地形图生产

目前利用航测技术生产大比例尺地形图主要有三种方式：（1）利用传统的虚拟立体像对进行地形图采集，该方法对作业人员水平要求高，上手难，部分人员立体切不准，导致测图成果会超限，同时也需要专业的显卡、手轮脚盘等配置，成本较高。（2）平面和高程分开采集，将正射影像加载到南方CASS软件中，在影像上直接进行地形图采集，采集道路、河流、建筑物等平面地物；将DSM数据导入滤波软件，如LIDAR360、LIDAR-DP等，通过一系列的滤波操作，去除噪点，过滤掉植被、树木、建构筑物等，得到精度较高的DEM数据成果，然后利用DEM采集得到高程点，利用高程点内插得到等高线。该方法对DEM处理要求较高，要求作业人员有较高的DEM滤波经验，能够通过调整不同参数，来获得高质量的DEM成果。（3）将高程和平面叠加后进行采集，类似于目前主流的实景三维模型采集，数字正射影像提供平面信息，DEM提供高程信息，可以实现平面高程一次性采集完成，效率较高，对电脑配置要求也一般，是目前比较受欢迎的一种作业方式，但是该方式在生产叠加三维模型时，速度较慢。本次数据生产，利用EPS软件下的立体测图模块，将空三加密成果恢复后，在立体环境下进行地形图采集，然后将采集成果导出到南方CASS软件中，进行部分地物信息图层属性的完善，得到最终的地形图成果。在恢复空三时，需要用到相机的内外方位元素和未畸变照片，这样恢复得到的空三精度才可以符合作业需求。

结语

综上所述，在地形图测绘工作中运用无人机航空摄影测量技术不仅可以提升测绘工作质量，同时也可以满足后续工作要求。因此在操作中需要从技术特点等进行分析，严格按照相关规定开展测量工作，减少错误等的出现。另外还需要针对工程具体情况进行分析，合理使用无人机航空摄影测量技术，提升地形图测绘质量。

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