无人机摄影测量三维建模与地形测量精度分析

无人机摄影测量三维建模与地形测量精度分析

雷剑

513433198808300216邮编：610000

摘要：近年来，社会经济的稳步发展，很大程度上带动了我国工程建设事业的发展。在工程建设过程中，测量是必不可少的一个工作环节。为确保测量结果的准确性与科学性，则需采取现代化测量技术方法。例如：在数字化地形测量过程中，可以合理应用无人机摄影测量技术，发挥此项测量技术的优势：可靠性好、灵活性强、安全性高等，有助于数字化地形测量结果准确性的提高，并为工程建设工作项目开展提供有效数据支持。

关键词：无人机；倾斜摄影；空中三角测量；三维模型；地形测量

中图分类号:P232

文献标识码:A

引言

随着设备更新和技术发展，小型旋翼无人机已具有良好的续航能力、机动性、灵活性和稳定性，同时具有成本低、受自然环境约束较小等优势，可搭载相机和激光雷达等传感器进行测绘，较传统单点测量方式数据采集效率更高，已成为广泛应用的地理数据的快速获取方式。传统垂直摄影测量技术利用单个相机以近乎垂直于水平面的角度对测区内地物进行拍摄，获取测区内地物的高空俯视影像。

1无人机摄影测量技术的特点和优势

1.1可靠性好

无人机摄影测量作业通常是处于50~1000m高度范围内的飞行任务，以近景航空摄影为依据，使相应的测量任务执行完成，其测量精度可达0.1~0.5m，可使测量工程项目在数字化地形测量作业中的精度要求得到有效满足。与此同时，在合理使用无人机的基础上，可进行可视化拍摄作业，能够将拍摄区域、位置、飞行轨迹、海拔高度等各项信息内容准确显示出来。需注意的是，在无人机摄影测量过程中，主要任务有飞行和拍摄两项。确定无人机拍摄目标之后，利用系统图将无人机摄影测量过程的飞行任务轨迹显示出来，进而可以对遗漏的拍摄点及存在重叠情况的拍摄区域进行仔细分析，在分析讨论后，可进行重拍、补拍，以此使摄影测量任务完整、高效完成。由此可见，无人机摄影测量技术可靠性较好，在数字化地形测量工作中值得借鉴与应用。

1.2灵活性强

在工程测绘工作开展期间，合理应用无人机摄影测量技术，具备灵活性强、受气候、地域环境等影响较低的优势，可以确保测量作业顺利、有序进行。无人机可在短时间起飞，操作简单、灵活，通常在地形摄影测量上1d可以完成200km2的摄影测量任务。

1.3安全性高

在既往工作中，工程测绘会使用传统的卫星遥控技术，但是测量工作过程容易受到一些外在因素的影响，比如云层因素、地形因素等，使测量结果的准确性难以得到有效保证；同时，还会对工程测量工作人员的人身安全构成一定威胁。无人机摄影测量技术安全性更高，在无人驾驶测量的基础上，可以按照测量规范要求执行工程测量任务，保证测量作业的效率及精度。工作人员只需按照既定轨迹线路操控无人机，在此情况下能够保证工作人员在测量工作中的安全性。

2无人机摄影测量三维建模与地形测量精度分析

2.1布设像控点

在数字化地形测量工作开展期间，合理利用无人机摄影测量技术，需将像控点布设好，保证布设像控点清晰、明确。需注意的是，像控点布设活动复杂程度高，期间需注意区域网布设质控，并对像控点进行科学测量。在区域网布设过程中，必须合理应用平高点技术，并将4条基线设置好。倘若处于偏远地区开展测绘作业，则最少需要设置6条基线，同时将≥2条旁向跨度基线设置好，以此使测绘工作的精度得到有效保证[7]。若测量工作区域存在不规则特征情况，在区域网布设过程中，在拐角区域位置，需另外布设平高点。此外，在像控点测量过程中，需合理应用全球定位系统（GlobalPositioningSystem，GPS）技术、实时动态载波相位差分（RealTimeKinematic，RTK）技术，测绘工作人员还需合理应用相关测量设备工具，通过网络系统和GPS-RTK系统的联动，全面提高像控点测量结果的准确性。

2.2空间三角测量

在数字化地形测量工作开展过程中，为确保测量结果的准确度，需做好空间三角测量作业。通过空间三角模型的构建，并根据相关理论，对加密点进行合理布设，进一步展开测量任务作业。基于加密点布设过程中，需选择测量区域内较为突出的位置，并将各加密点之间的距离做好标记，以1∶1000的比例尺为例，在地图上加密点距离需控制在>1mm。在山谷、河道等区域测量作业开展期间，需对航测节点的标准高度差合理提升，以此确保测绘作业的稳定性及可靠性[8]。在布设好加密点之后，进一步展开空间三角测量作业，即在做好测量前期准备工作的基础上，明确定向，并传输测量数据。在空间三角测量过程中，测绘工作人员需对航测像素精度充分控制，结合测量工作项目具体情况，对精度控制要求进行合理调整，以此使空间三角测量成果符合工程项目要求。

2.3地形数据分析

在数字化地形测量工作中，应用无人机摄影测量技术，需做好地形数据的分析。一方面，获取相关地形信息后，需合理利用计算机软件对地形数据进行分析，例如：可对CAD等相关软件合理应用，在进行数字化建模的基础上，使获取的各项地形信息得到有效转化，为数字化地形测量工程项目的图像数据分析工作提供有效支持。另一方面，将获取的地形数据传输到系统之后，系统以自动配置的方式得到DSM数据，进一步利用数据滤波对DEM地形图像进行优化处理。此外，系统通过对航拍测量模块的优化，可对其中存在的错误信息及时纠正，最终获得正射影像数据。

2.4外业补测

在数字化地形测量工作开展期间，无人机摄影测量技术的应用价值颇高，然而若处于复杂地形工程测量作业期间，存在很难获得全面地形信息数据的情况。为了使能够获取更为完整的地形测量信息数据，则需进一步开展外业补测作业。在补测过程中，测绘工作人员需针对之前利用无人机摄影测量的内容展开校验处理。结合实践工作经验来看，在外业补测期间需选取小范围测量区域，对航拍测量内容进行校验，通过对比分析，找出当中存在的误差问题。值得注意的是，测量工作人员需针对测区具体地形情况进行分析，将测量隐蔽点、困难点找出，然后组织开展人工外业补测作业活动。在外业补测的基础上，进一步提升整体测量结果的准确性。

2.5现场数据整理及检查

在无人机摄影测量作业任务完成之后，相关工作人员需对现场采集的数据进行认真整理及检查，例如：分析判断相关航线记录值与实际飞行影像数据有无保持一致；影像数据与曝光点数据信息有误保持一致；等等。当然，还需将原始数据在信息系统中存储好，通过数据整理分析，进一步以具体的航行数对各条航线的影像进行装载，保证其数量相同。此外，需做好质量检查与补飞作业，由现场航摄工作人员根据检查记录统计表，明确补飞区域，通过补飞保证工程测量数据信息的完整性，为后续工程建设工作的顺利、有序开展提供客观科学的参考依据支持。

结束语

综上所述，无人机摄影测量技术的特点优势鲜明，可靠性好、灵活性强、安全性高，需了解无人机摄影测量技术测图原理、方法及原则，并在无人机摄影测量技术应用过程中，合理布设像控点，做好空间三角测量、地形数据分析、外业补测等作业。此外，还需加强无人机航摄质控，做好起飞前检查、地面站监控、现场数据整理及检查等质控工作，以此确保无人机摄影测量技术应用价值的充分发挥，进一步全面提高数字化地形测量工作的效率与质量。

参考文献

[1]杨虹.无人机摄影测量技术在数字化地形测量的应用[J].新型工业化,2022,12(5):226-229.[2]邢晓平.无人机倾斜摄影测量在大比例尺地形图测图中的精度分析及应用研究[D].青岛:山东科技大学,2020.

[3]曾广海,候殿海,徐桂花.无人机摄影测量技术在数字化地形测量的应用[J].建筑工程技术与设计,2018(2):2267.