无人机在地形图测量及地形灾害中的应用

（1台州市椒江城建测绘队 浙江台州318000；2台州市数字化城市管理办公室 浙江台州318000）

（1台州市椒江城建测绘队 浙江台州318000；2台州市数字化城市管理办公室 浙江台州318000）

地理基础信息的采集中航空数字摄影测量是其最有效手段之一。随着微处理机的大范围应用和计算机信息技术的发展，国家各部门对测绘信息的需要也越来越多，对资料内容的容量需求越来越多，对资料更新的要求越来越大。一种新型的测量方式无人机航空摄影测量不断的出现的公众面前，想要构建数字城市建设、数字中国就需要迫切发展低空无人飞行器航测遥感系统。

无人机地形图测量

1 无人机航空摄影测量技术介绍

小到一个工程，大到一个城市、国家都离不开测绘，而航空摄影测量又是测绘中极其重要的一部分。随着社会的发展数字测量时代也随之到来，数字通讯技术、计算机技术、自动控制技术、3S技术、数码相机技术的发展，无人机航测遥感技术也跟着发展了起来，为航测遥感领域提供了很大的帮助。无人机民用需求的扩大以及无人机航摄技术的逐渐成熟，民用领域的各行各业都已经被该技术渗透，它可以应用于国土资源勘察、数字城市发展建设、通讯站的建立、国家地图测绘、城市发展规划、实时监测突发事件、灾害预测和评估、城市街道交通、网线电网铺设、矿产开发、环境管理和生态保护、森林治理、数字化农业等领域，对社会经济的发展建设具有重要意义。

无人机数字化产品有：①数字高程模型(Digital Elevation Model，缩写DEM)：DEM是规定范围内的规则网格点的平面坐标 (X，Y)与其高程(Z)的数据集，它描述的主要是区域间地貌形态空间的分布，是通过相似立体模型或等高线来实行数据采集 (包括量测和采样)，最后进行数据插入从而形成的。②数字线划地图 (Digital Line Graphic，缩写DLG)：DLG是地形基础信息的矢量数据集，它保存有要素之间的相关信息属性和空间关系，能够比较全面的描述形容地表目标。还能够和DOM相叠加生成复合产品，制作电子地图或各种各样的专题地图，以满足各部门专业的需要；③数字正射影像图(Digital Orthophoto Map，缩写DOM)：DOM是通过DEM对已经扫描处理过的遥感影像(彩色或单色)或数字化的航空像片，通过逐像元来辐射改正、镶嵌和微分纠正，最后按照规定图幅的范围修剪得出了的数据影像，带有内外图廓整饰、注记和公里格网的平面图。（图1）

图1

2 主要应用需求

以试点县将要开展的山洪灾害调查的调查报告作为依据，对通过使用无人机航测技术进行研究，其研究内容主要包括获得的山丘区的流域高分辨率的航片和下垫面的参数获取过程和途径，在进行具体的推广时要根据实际的山洪灾害项目的具体情况和实际需要。无人机航测技术的应用范围十分广泛，其主要包括山洪灾害的调查评价和应急监测以及灾害发生过后的快速评估。

2.1 以快速调查的方式对小流域进行信息的采集

在小流域区域内，通过无人机航测技术可以得到分辨率高于0.2m的高清航片。在获得高清航片之后，迅速对航片进行处理和分析，进而得到小流域内的正射遥感高清影响以及大密度的点云数据信息，在取得的点云数据的基础上，建立起对应的小流域DEM的高精度数据以及所有河道的断面处的数据信息；而将点云数据以及高清航片结合起来，就可以获得地貌信息和下垫面的植被信息以及三维的建筑物和水利工程的信息，同时还可以得到研究区内的居民区的代理位置信息。

2.2 对出现山洪灾害的应急措施进行监测

在对山洪灾害和洪涝灾害以及干旱灾害发生后进行应急的监测时，大多都是采用无人机航测技术，因为无人机航测技术可以得到灾区内的详细信息及该请的影像和照片。由此，可以对灾情和灾区进行针对性的分析和制定相应的补救措施。

2.3 用于洪涝灾害后的调查评估

能对灾害及时进行了解和分析，常用的方法就是将利用无人机航测技术获得的高清航片与卫星获得的遥感影像结合起来，对灾区和灾情进行迅速的评估和分析，这起到了为灾害前线提供最新数据的作用。

3 关键技术

3.1 对无人机的航片拼接和纠正技术

利用无人机获取数据的技术已经达到了较成熟的阶段，但是对获得的高清航片进行立即处理的技术却是并不完善，仍需及时的改进，其技术缺陷主要包括：无人机的搭载照相机的镜头参数和航迹参数，以及拍照时的中心坐标等自动纠正和对取得的数据进行处理的软件的开发。

3.2 对高清航片以及高密度点云数据的获取

若是快速获得区域内的点云数据，通常是采用对高清航片进行同名搜索，然后在利用立体相对算法。

3.3 对高精度DEM数据进行的正射影像制作技术

对拼接处理后的航片数据以及DEM数据，一般都是采用自动匹配的算法来实现对区域的正射影响。

3.4 多分辨率和多尺度模型的点云分类算法

采用多分辨率和多尺度模型的点云分类算法，就可以实现对小流域的各种植被以及建筑物的点云数据信息的提取，还可以根据提取到的数据进行特征变化的分析，进而就加快了对灾害发生前后的变化的研究，推动了对洪水的研究。

3.5 以高分辨率航片的居民区为基础的自动提取算法

在对居民区进行自动提取算法时，主要是通过高分辨率航片以及点云数据的途径进行，在开展自动重建技术时，主要是通过沿高程展布以及三维模型的途径进行，这可以实现为小流域洪水技术提供数据上的帮助，同时还需对三维可视化的处理软件进行开发。

3.6 采用高分辨率航片的调查评估方式

在进行自动化的对比分析时，主要是借助灾害过后的高分辨率航片以及灾害发生之前的遥感影像数据，这样就可以实现对灾害发生前后建筑物的变化、周围植物的变化以及地貌的变化进行自动的分析，在结合灾害评估方式的前提下，对所研究的灾区进行损失的自动计算。

4 总结

在我国经济实力迅速提升的大背景下，交通和城市建设以及水利等大型工程的建立也越来越多，随之需要的数据和应用数量也将不断扩大，其质量也将越来越高标准，更新换代换代速度也是越来越快。无人机航测遥感技术是近几年新型的测量工具，它获取信息数据具有全天候和全天时以及实时性的特点，所以其重视程度是非常高的，它带来的经济效益是非常可观的。在我国，无人机航测遥感技术在一定程度和一定范围内的得到了推广，其生产技术和工作性能也在不断完善和提高，目的在于能使得每个项目都能实现科学性和规范性以及标准性，这正是航空测量发展的正确方向。

[1]李兴华，罗秀兰，龚绪才.无人机航测技术应用于公路崩滑陡峭地段测量分析 [J].公路交通技术，2012（4）：49-53.

[2]郑秀菊.浅析低空无人机在测绘中的应用 [J].吉林农业,2012(3).

[3]王湘文,于启升,王雅鹏.无人机低空摄影测量系统在大比例尺地形图中的应用 [J].地矿测绘,2013(1).

无人机在地形图测量及地形灾害中的应用

■曹晖1王徐1张富强2

P2[文献码]B

1000-405X（2016）-10-179-1