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

徐水源

中铁九局集团第五工程有限公司

摘要：科技的发展，促进工程建设过程中无人机技术的应用。无人机摄影测量技术是近年来起来的一种测绘新技术，与传统的航空摄影测量技术相比，无须专用机场、起降灵活，具有低成本、高效率、高分辨率的特点，在地形图测绘中获得了广泛应用。采用无人机摄影测量技术测绘大比例尺地形图，可充分发挥无人机飞行灵、数据处理简单、生产周期短的优势，尤其适用于复杂区域地形图测绘工作。本文就无人机摄影测量技术在地形图测绘中的应用展开探讨。

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无人机摄影测技术原理及特点

1.1基本原理

无人机摄影测量技术主要是结合无人机技术和航空摄影测量技术，外业在地面布设像控点，用GNSS-RTK获取像控点坐标，无人机组装后，同时将单镜头、双镜头或五镜头相机安装在无人机下部，通过自带软件进行航线规划，遥控起飞无人机后通过相机获取地面影像。内业数据下载整理后，用专业的数据处理软件完成内定向、相对定向、绝对定向的空三解算等，生成DOM或三维模型，进一步生产数字线划图的过程。

1.2无人机摄影测量应用优势

与传统大飞机航测技术相比，无人机摄影测量技术具有独特优势，可归纳如下：（1）平台构建容易，且无人机航测系统购买、作业成本均较低，对场地、人员要求不高，简单培训即可上岗，日常维护也较为方便。（2）作业灵活，无人机航测系统体积小、重量轻，无须专门的起降机场，起降方便，在公路、操场以及一些宽阔场地均可操作。（3）受天气条件、地面情况影响小，可在云下获取遥感影像，弥补了航天摄影、卫星平台的不足，实现了多云或雨天的航摄作业，在一定程度上实现了随时随地获取实时、直观影像数据的目标。（4）可低空飞行，飞行高度一般为50～4000m，同时可搭载性能较高的非量测数码相机，获得高分辨率的遥感影像图，满足大比例尺地形图制作需求，也可用于制作高精度DSM与三维景观图。（5）影像获取速度快，内业航线规划等工作准备到位的情况下，不在一个小时即可完成小区域范围影像获取，时效性强。（6）空域限制较小，可满足大区域、长航时遥感影像的获取要求。（7）作业方式相对安全，主要通过自主+地面遥控方式完成作业，可在满足危险区域航摄工作的同时，最大限度地减小作业人员的安全风险。基于上述优势，无人机摄影测量技术成为了弥补传统航天摄影测量、卫星遥感技术的一种有效方法，并在地形图测绘中获得了普遍认可。

2无人机摄影测量技术在地形图测绘中的应用

2.1数据收集

在大比例尺地形图测绘的过程中，加强对无人机摄影测量的应用，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。

2.2外业控制点测量

外业控制点测量作业单位应按照外业控制点测量技术设计书的要求组织、布设和施测控制点，控制点测量主要是为了提高空中三角测量的精度，得到地面点在空间坐标系中的绝对位置坐标，通常情况下，一般采用GNSS-RTK方法或者CORS网络RTK施测。像控点一般要覆盖整个测区，周围视野开阔，没有遮挡和干扰地物，位置一般多选择在周围高差变化不大并且容易从周围地物很快找到，和周围地物色差较大，容易识别。在城市中多选择在道路线标识上，标识同周围地面处于同一高度，标识是白色，周围地面是柏油黑色，黑白能明显区分开来，这样的位置最佳。在不具备上述条件的情况下，像控点可以做在房顶的房檐上，但要求房顶的颜色与墙面能明显区分开来，比如房顶是蓝色琉璃瓦，墙面是水泥灰，这样的像控点位也比较好。但如果房顶是水泥灰，墙面也是水泥灰，则这样的不佳点位不得已时才用。像控点位要做在周围没有高大地表物遮挡的地方，每个地方最好能做双点即两个点位，以便备用。对容易引起误判的地方，最好能用附加文字描述，也可以用多个角度的照片来代替，除了从南往北拍，也可以附加从东往西，从北往南，从西往东等多角度拍摄。

2.3航空摄影质量检查

飞行结束后,应第一时间检查摄影质量,当有不合格影像或漏摄时应当及时补飞。主要应对飞行质量(像片重叠度、像片倾斜角、像片旋转角、航线弯曲度等)、影像质量(影像密度及反差、清晰度、色彩等)、数据质量、附件质量进行检查。

2.4图形制作

在大比例尺地形图绘制过程中，工作人员需将软件系统内容的三维模型恢复到指定的格式，并借助软件系统内的自身功能，对模型内的数字进行全面采集，收集地形的各个要点。在数据信息采集完成后，需对采集内容的属性进行整理，针对部分裸露地形设置具体的范围。并在此过程中，应当明确高程点的密度，采取自动化的形式，适当提取高程点，从而有效减少实际测绘的工作量，加快地形图的测绘进程，提高整体的测绘效率，达到良好的测绘效果。同时，工作人员还需对区域内的地形进行补测，对于拍摄不够清晰的照片，可采取合理的方式，对地形以及地面上的物进行准确辨别，从而提高像片的清晰度，能够对大比例尺地形图进行精准测绘。此外，工作人员在地形图绘制完成后，需对其进行精度检测。应根据地形的参考数值进行充分的对比，并对高程点以及平面点进行测量。工作人员可深入到测量区域内，对部分检测点进行抽查，继而可有效降低测量的数据误差，满足大比例尺地形图对精度的需求。

结束语

综上所述，无人机摄影测量工作在实际工作中能提高地形图测绘的效率，但操作过程不同于全站仪和GNSS，需要技术工作者在理解基本原理基础上，学会无人机基本操作，合理布设像控点，规划航线，获取高质量影像，内业人员和外业人员协调，对外业成果空三加密，内业绘图人员利用积累的经验，合理判读影像，精准完成地形图的绘制。随着无人机摄影测量技术的广泛使用和不断发展，内业绘软件将会逐渐降低难度，促使数字地形图的测绘工作效率更高。

参考文献

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