无人机摄影测量技术在数字化地形测量的应用

无人机摄影测量技术在数字化地形测量的应用

姚坤

安徽尚原规划咨询有限公司 安徽 合肥 230001

摘要：随着科技的不断进步，数字化地形测量成为地理信息科学领域中的重要研究方向之一，无人机摄影测量技术的出现为数字化地形测量带来了全新的解决方案。无人机摄影测量技术具有灵活、高效、经济的特点，因此在数字化地形测量中得到广泛应用。通过对无人机摄影测量技术应用研究，为地理信息和空间规划等领域提供更加可靠和精准的数据支持。

关键词：无人机；摄影测量技术；数字化地形测量；应用

引言

随着城市化进程的加速和社会经济的不断发展，对地理信息的需求日益增长。无人机具有灵活性高、成本低、覆盖范围广等优势，在数字化地形测量领域具有巨大的应用潜力。

1无人机摄影测量技术概述

1.1 基本原理

无人机摄影测量是一种利用无人机进行航空摄影测量的技术，通过摄影测量原理实现对地表的数字化测量。无人机摄影测量原理主要包括相对定向、绝对定向以及数字影像处理三个方面。

1.1.1相对定向

通过无人机进行空中摄影时，获取的各个影像的内部几何关系以及相对位置关系，根据摄影测量的基本原理，通过对影像的几何变换实现图像间的平面转换。具体而言，无人机通过搭载的惯性导航系统、GNSS定位系统和姿态传感器实时获取无人机的位置、姿态和运动状态等信息，然后通过计算机视觉技术对摄影图像进行特征点提取和匹配，进而实现影像之间的相对定向。

1.1.2绝对定向

将相对定向得到的相对坐标转换为绝对坐标，即将无人机摄影测量的影像与地面坐标系进行一一对应。为了实现绝对定向，需要在地面上布设一定数量的控制点，控制点的空间坐标通过全球定位系统（GPS）或者其他高精度测量仪器进行测量。然后，在无人机摄影时，通过摄影机的特征点与实际控制点进行匹配，从而确定摄影影像的绝对坐标。

1.1.3数字影像处理

对无人机获取的影像进行校正和处理，从而得到高精度的数字影像。对于无人机摄影测量数据，主要包括影像内部几何校正、辐射定标、块约束调整等处理。

1.2 无人机摄影测量技术的优势

1.2.1高效性

相对于传统的地面测量和航空遥感技术，无人机摄影测量技术的采集速度更快、数据处理更简单，能够大大提高测量效率。采用无人机摄影测量技术进行地形测量时，只需要操控无人机在空中飞行，即可获取高精度的地形数据，数据采集时间和人力成本都大大降低。

1.2.2灵活性

相较于传统的航空遥感技术，无人机的机动性更强，能够对地面进行更灵活、更精细的拍摄和采集。此外，无人机摄影测量技术还具有易于操作、易于控制等特点，能够在各种复杂环境中使用，如山区、森林、城市等地区。

1.2.3精度高

无人机摄影测量技术的数据采集精度高，能够达到亚米级甚至厘米级的精度，远高于传统的地面测量技术。采用无人机摄影测量技术进行地形测量时，可以采集到更为详细、全面的地形数据，能够更准确地描述地面特征，为后续的地形分析和规划提供更可靠的数据支持。

1.2.4应用范围广

无人机摄影测量技术在地形测量、城市规划、资源管理、农业等领域中应用广泛。在地形测量领域，无人机摄影测量技术能够采集到更为精细的地形数据，为地形分析和规划提供更为准确、可靠的数据支持。在城市规划领域，无人机摄影测量技术可以实现对城市建筑、道路、水系等信息的高精度、高分辨率采集，为城市规划和管理提供数据基础。在资源管理领域，无人机摄影测量技术可以实现对自然资源的精细化管理和保护，如林业资源、水资源、土地资源等。在农业领域，无人机摄影测量技术可以实现对农作物的生长状态和分布情况的监测，为农业生产提供更为准确的数据支持。

2无人机摄影测量技术在数字化地形测量的相关应用

2.1像片测量法应用

应用无人机摄影测量技术，开展地形测量工作的过程当中，做好像片测量以及控制点的确定工作至关重要。在实践应用当中，也是技术的重点内容，在开展数字化地形测量时，借助像片测量技术，有效控制像片测量点以及控制点，进而保证在所规定的测量区域内进行操作，无人机操作人员通过对无人机控制点的有效维护，进而使测量工作得到有序开展，提高测量效率以及质量。在实际航摄的过程当中，要选择大气透明度相对较高的气候环境，还要保证植被不会影响到成像质量，拍摄时间的选择，要根据不同的地点进行合理确定，才能够保证航摄质量。

2.2DLG 生产及外业操作

2.2.1数据采集

采用无人机进行航拍拍摄，需要对无人机进行充分的规划和设计，如飞行高度、相机角度、拍摄速度等。同时，需要对所选区域进行地面控制点的布设，以保证航拍照片的精度和准确性。

2.2.2数据预处理

在数据采集完成后，需要对采集到的数据进行预处理，如照片去色散、畸变矫正、拼接等操作，以便后续处理和分析。同时，还需要进行相机标定和影像匹配等处理，以提高数据的准确性和精度。

2.2.3数字高程模型生成

通过影像匹配和数字图像处理等技术，可以生成数字高程模型（DEM），并进行相应的分析和分类处理。在DEM生成过程中，需要注意数据的质量和精度控制，以保证数据的准确性和可靠性。

2.2.4DLG生成

通过数字高程模型和地形分类等处理，可以生成数字地形图（DLG）。在DLG生成过程中，需要对数据进行处理和分类，如裁剪、缩放、符号化等操作，以便后续使用和分析。

2.2.5外业操作

为了验证数字地形图（DLG）的准确性和可靠性，需要进行外业操作，如实地测量、控制点布设等。通过外业操作，可以对数字地形图进行验证和修正，以保证数据的准确性和可靠性。

2.3地形变化监测

地形变化监测是无人机摄影测量技术的一个重要应用领域。随着社会经济的发展和人类活动的增加，地表地形的变化已成为一个关键问题。地表地形的快速变化，如土地利用变化、地形破坏、地质灾害等，对环境保护和资源管理等方面都有重要的影响。因此，开展地形变化监测具有重要的实际价值。

2.3.1地表变化监测

通过无人机航拍获取的高空影像数据，可以实时监测地表地形的变化情况。无人机具有灵活性和快速性的优势，能够定期获取地表的高空影像，通过对比分析不同时间拍摄的影像数据，准确地监测地表地形的变化情况，如土地利用的变化、建筑物的增减、土壤侵蚀等。这对于城市规划、土地资源管理和环境保护等方面具有重要的意义。

2.3.2地质灾害监测

地质灾害是世界各地普遍存在的自然灾害之一，如山体滑坡、地震等。无人机摄影测量技术可以在地质灾害发生后快速获取高空影像数据，通过图像处理和分析技术，实现对地质灾害的监测和评估。通过对不同时间拍摄的影像数据进行比对和分析，准确判断地质灾害的发生和发展趋势，提供重要的科学依据和决策支持。

3结束语

综上所述，无人机摄影测量技术在数字化地形测量中具有高效、精准、灵活等优势，可以大大提高数字化地形测量的效率和质量，拓展了地理信息科学的研究范围和应用领域。随着技术的不断创新和应用场景的拓展，无人机航拍地形测量在数字化地形测量中将发挥越来越重要的作用，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。

参考文献：

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