无人机摄影测量技术在地形图测绘中的应用

无人机摄影测量技术在地形图测绘中的应用

单长坤

淄博东成测绘有限公司  山东省淄博市 256400

摘要：近几年开展的大比例地形图项目中，无人机摄影测量技术的应用越来越广泛，具有作业效率高、运行成本低、产品丰富等特点。无人机搭载新型摄影测量系统，能够提高影像地面分辨率和影像成图效果，很好地满足大比例地图生产精度要求。基于此，对无人机摄影测量技术在地形图测绘中的应用进行研究，以供参考。

关键词：无人机；摄影测量技术；地形图测绘

引言

在我国工程建设过程中，通常会采用大比例尺地形图作为参考资料，且大比例尺地形图应用较为广泛。将无人机倾斜摄影测量方式应用在大比例尺地形图测绘中，可有效提高大比例尺地形图的精度，同时，采用该测量方法的成本相对较低，能达到良好的测量效果。

1无人机航空摄影测量技术概述

无人机航空摄影测量因其具有耗时短、精度高、成本低等特性，在各类工程地形测量中广泛应用。应用无人机航空摄影测量技术在规定时间内可实现规模化地形环境测绘，具体包括野外像控点布设、像片采集、内业空三加密、数字测图等步骤。另外，无人机航空摄影在复杂作业环境下的整体操控及灵敏度较高，无需考虑员工适应性问题，具备良好的操作空间，而且多数无人机仅需一小块平地即可实现起降，对起降场地要求极低。在地形测绘过程中，可通过机载摄影系统迅速收集大量像片及数据信息，同时实现数据的三维转换工作。另外，对于所采集的数据，可通过计算机网络进行传输，进而为地形图测绘提供可靠的数据支持。除此之外，无人机航空摄影测量技术在实际应用中，与卫星遥感技术、航空测量技术等结合应用，兼容性较强。

2特点

（1）数据获取准确率高。相比较卫星影像和大飞机影像，无人机属于低空摄影测量技术，对于大比例尺地形图获取具有较大的优势，而且结合GNSS定位技术，影像数据分辨率更高。相比较全站仪和GNSS相结合的数据获取方法，在合理规划航线和正确飞控的情况下，实际操作中人为影响因素更小。特别是对地形复杂地物，飞控员可以合理调整航飞高度，避免地形起伏较大造成人为操作仪器困难、仪器搬站误差累计、GNSS信号影响带来的数据准确率降低。综合这些因素，无人机摄影测量技术数据获取准确率更高。（2）数据获取的效率高。相比较全站仪的测站定向和GNSS的参数转换，无人机操作更简单，受地形和天气状况的影响较小，工作效率更高，同样的观测时间，无人机摄影测量获取的数据更多，测量的范围更大。同时，无人机上升和降落自由，可以很好地调整拍摄死角，数字化率更高。而且无人机摄影测量技术具有可视化的优点，能将采集捕捉到的地形地貌数据迅速、准确、高效地与目标数据整合处理分析并直观展示。

3无人机摄影测量技术在地形图测绘中的应用

3.1数字正射影像图制作

（1）空三加密。采用无人机配套的实景三维建模软件处理数据，根据POS文件建立的航带，设定像点残差的限值以及控制点的权值，通过光束法进行空中三角测量，完成区域网平差，由软件生成空三报告。（2）制作数字正射影像图。利用满足精度要求的空三成果，设置提取格网间距，密集匹配点云，生成三维点云文件，依据匹配的点云生产1∶1000数字高程模型（DEM）；结合空三成果，采取自动和人工结合的方法，通过数字微分纠正方式得到单片正射纠正影像，编辑单片正射纠正影像的镶嵌线，生产1∶1000数字正射影像图（DOM）。

3.2数据收集

在大比例尺地形图测绘的过程中，加强对无人机倾斜摄影测量的应用，可有效获取实时测量数据，便于工作人员对数据信息进行整理分析。其中，在数据收集时，通常会设定具体的摄影测量范围，明确测区内的地形高差，掌握地形的裸露程度。在此基础上，对无人机飞行的航线及测量区域合理划分，对航向的重叠度进行科学设置，保证无人机倾斜摄影的范围在规定的标准内。同时，通过对测量区域内的地形分析，可合理设置相应的像控点，并对各个像控点的坐标进行标记，利用无人机摄影功能对坐标位置进行采集，由此掌握测量范围内的地形情况。在控制测量过程中，应当合理选择相应的控制点，充分提高测量精度。通常情况下，针对密集区域应当在100~200m左右设置一个控制点，相对于其他区域可在300~400m左右设置相应的控制点，从而快速获取相应的坐标数据。与此同时，工作人员还可对拍摄的像片详细查看，并对其进行全面检测，保证信息数据采集的精确度。继而有助于工作人员对数据信息进行合理分析，快速完成大比例尺地形图的测绘工作，提高地形图的测绘质量。在无人机倾斜摄影测量下，可有效增强整体的测量效率，促使无人机倾斜摄影测量技术得以大范围推广。

3.3像控点的点位选取

像控点的质量主要取决于两方面,即点位质量和测量精度。就目前的测绘技术来说,基于网络基准站和似大地水准面精化的RTK测量,平面和高程精度都在5cm以内,完全能够满足像控点的测量要求。因此,现有技术条件下,像控的质量主要取决于像控点的点位质量。像控点的点位质量影响因素很多,如与设计点位的距离,遮挡情况、点位特征、刺点精度等。实际工作中找到一个理想的点位并不容易。选点困难的地区,航拍前要布设像控点标志。像控可以在航拍前进行,也可以利用航拍获取的照片先在内业选点再到外业采集坐标和高程。选择在航拍前进行像控,选点需要考虑点位被遮挡、被移动、被破坏的可能性,尽量选在反差大的地物或标志特征处,黑色、白色、蓝色、红色地物成像特征相对醒目,黄色地物成像特征相对模糊,锐角顶点比钝角顶点成像更加清晰,平台的角点如果三面材质相同,因成像特征不明显不宜选做像控点。选择的像控点如果现场还有相似的地物,在像控点点之记中一定要标明选中的点位与相邻地物的相对关系,便于空三刺点识别,避免刺错位置。如果像控采用先在内业利用航片选好点位再到外业采集坐标和高程的方式进行,需要注意点位的可靠性,内业选择的点位可能是稳定性差或活动性的地物,外业要甄别采用。像控点的点位选取是基础性的工作,只有选点质量和测绘精度保证了,才能保证像控的精度和可靠性。

3.4空中三角测量

在日常测量任务中，空中三角测量的主要作用是针对部分缺少控制点的区域建立绝对定向的控制点，以辅助后续测量工作顺利开展。在此过程中，无人机航空摄影测量技术可将获取的航空摄影数据转换到对应系统中，并利用后台软件进行对应数据的平差求解计算。需要注意的是，在应用无人机航空摄影技术时，通常要求人工在目标区域划定初步连接点，确保相对观测工作正常进行，随后再进行测量航带连接、测量模型连接等，并根据获取的目标区域连接点和像控点数据，在汇入后台图像数据处理系统后进行统一测算，从而实现对目标地形的准确测绘。

结束语

随着无人机技术的快速发展，各类地形测绘工作逐渐由人工转为无人机作业，但在实际应用过程中，部分工程项目对无人机航空摄影测量技术应用不够。可见，积极探究无人机航空摄影测量技术的应用对大面积地形测绘工作的高效开展具有重要意义。

参考文献

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