无人机倾斜摄影测量技术在测绘大比例尺地形图中的应用

蒋文杰

（湖南省地质矿产勘查开发局四0九队，湖南 永州 425000）

大比例尺地形图测绘是矿山工程中的重点内容，大比例尺地形图测绘对于精度具有很高的要求。但在以往的大比例尺地形图测绘相关研究中，主要将侧重点集中在测绘效率方面，但忽视了对于测绘精度的要求，导致传统大比例尺地形图测绘与实际相比存在较大误差，无法精准执导后续工作顺利开展[1]。因此，有必要针对大比例尺地形图测绘方法展开优化设计。无人机倾斜摄影测量技术作为一种测量技术，以其高精度的优势在众多测量技术中脱颖而出，成为目前测绘领域中的主流应用技术。基于此，本文将无人机倾斜摄影测量技术应用在大比例尺地形图测绘中，致力于降低大比例尺地形图测绘中误差。在此基础上，并通过设计实例分析的方式，证明设计方法在实际应用中的有效性。

1 无人机倾斜摄影测量技术

无人机倾斜摄影测量技术属于我国高新领域的研究内容，此项技术的提出，完全颠覆了传统测量技术中存在的仅可实现对监测点垂直检测的问题。在使用提出技术进行实际测量工作过程中，可在无人机上搭设多个传感设备与通信设备，因此，在进行数据时，可实现对同一点数据的多维度测量。而使用此种测量方式，更加有利于提供使用者一个直观的观看感受。此项技术不仅可以实现对检测点的精准定位，同时也可以更具时效性的为使用者还原一个真实的地质信息[2]。在无人机倾斜摄影测量中，可以设定一个航拍中心，以此中心作为无人机倾斜摄影测量的圆心，以此定位数据。而此项技术提供给测量者的精准定位功能，可将地质环境中多种有机物体进行嵌入式定位，从而使获取的影像、图片等数据信息内容更加丰富，给予使用者更为优越的使用体验，实现了对传统测量技术功能、性能的拓展。

2 基于无人机倾斜摄影测量技术的大比例尺地形图测绘方法

基于无人机倾斜摄影测量技术的测绘具体流程，如图1所示。

图1 无人机倾斜摄影测量技术大比例尺地形图测绘流程

结合图1所示，具体设计内容，详见下文。

2.1 基于无人机倾斜摄影测量技术采集地形图测绘数据

在大比例尺地形图测绘中，首先，基于无人机倾斜摄影测量，通过对检测点的精准定位，在无人机上搭设多个传感设备与通信设备，通过对同一点数据的多维度测量，采集大比例尺地形图测绘所需的数据。而后，整理成满足大比例尺地形图测绘可使用的数据格式，主要包括图片、WORD及纸质格式的水文、工程钻孔数据；地下水位、水质监测井，供水井动态数据；地质地貌图、综合水文地质图、水化学类型、矿化度图等矢量图件数据；纸质水文、工程地质剖面图和剖面平面部署图数据；PDF或WORD格式成井报告数据。以此，完成基于无人机倾斜摄影测量技术采集地形图测绘数据。

2.2 处理大比例尺地形图测绘数据

完成地形图测绘数据采集后，本文基于无人机倾斜摄影测量技术处理大比例尺地形图测绘数据。通过无人机倾斜摄影测量的方式，采用静态控制测量处理大比例尺地形图测绘数据。假定此过程可通过计算方程式加以表示，设其目标函数为g，可得公式（1）。

公式（1）中，m指的是大比例尺地形图测绘数据特征点集合；j指的是处理有效信息集合；v指的是图像清晰度；f指的是图像完整度；P指的是大比例尺地形图测绘数据的失真权值；C指的是点云数据集合；X指的是控制点空间点坐标；q指的是无人机个数[3]。通过公式（1），处理大比例尺地形图测绘数据。

2.3 建立大比例尺地形图测绘数据3D绘图协议

在基于无人机倾斜摄影测量技术处理大比例尺地形图测绘数据的基础上，集合大比例尺地形图测绘数据属性要素（包括：测绘勘查区名称、测绘勘查区编号、测绘勘查区面积及测绘重点工作区等），生成支持系统迭代分析的数据格式。分析大比例尺地形图测绘数据属性，制作相应的电子信息表。通过建立大比例尺地形图测绘数据3D绘图协议，实现大比例尺地形图测绘数据电子信息表的空间数据可视化。具体流程为：首先，通过HTML脚本制作Web交互式三维动画，以3D图形的形式渲染大比例尺地形图测绘数据。而后，利用OpenGL ES 2.0制作大比例尺地形图测绘数据API，允许文档对象模型接口。最后，利用部分Javascript实现大比例尺地形图测绘数据3D绘图自动存储器管理。

2.4 实现大比例尺地形图测绘

在建立大比例尺地形图测绘数据3D绘图协议的基础上，下述将结合AutoCAD 2010平台，基于CASS10.1地形地籍成图软件，实现大比例尺地形图测绘。通过大比例尺矿图编绘，实现地形图测绘信息显示。大比例尺地形图编绘的具体流程为：首先，在CASS10.1地形地籍成图软件中调用上述处理完成的大比例尺地形图测绘影像数据，并将数据中的点位在矿图上进行显示，为大比例尺地形图测绘提供多元化的数据源。针对一些潜在的大比例尺地形图测绘信息进行重点特征分析，通过对多元次测绘工程信息的有效识别。再通过全色数据的正射校正，对大比例尺地形图测绘数据进行配准，形成点云文件数据密集。而后，将大比例尺地形图测绘的分辨率融合，实现对地形图的增强以及调色。最后，通过多景影像的镶嵌，手动勾绘等深线，对附加信息进行装饰，实现大比例尺地形图测绘，并清除所有定义后未经引用的线型。

3 实例分析

3.1 实验准备

本次实验部分针对设计测绘方法的实用性提出，实验对象选取某矿区。该矿区要求大比例尺地形图测绘标准精度，如表1所示。

表1 大比例尺地形图测绘精度（Km）

结合表1所示，实验软件为prueartwr-101分析平台，主要用于对大比例尺地形图测绘精度的测试。首先，使用本文基于无人机倾斜摄影测量技术设计测绘方法，进行大比例尺地形图测绘，通过prueartwr-101分析平台测得测绘方法相邻点之间的距离中误差，记为实验组。再使用传统测绘方法，进行大比例尺地形图测绘，通过prueartwr-101分析平台测得测绘方法相邻点之间的距离中误差，记为实验组。在本次实例分析中，共设置10个控制点，记录实验结果。

3.2 实验结果

整理实验结果，如表2所示。

表2 两种测绘方法相邻点之间的距离中误差对比

通过表2可得出如下的结论：设计测绘方法在相同的控制点中相邻点之间的距离中误差明显低于对照组，证明设计测绘方法可以满足大比例尺地形图测绘精度要求。

4 结语

本文通过实例分析的方式，证明了设计测绘方法在实际应用中的适用性，以此为依据，证明此次优化设计的必要性。因此，有理由相信通过本文设计，能够解决传统大比例尺地形图测绘中存在的缺陷。但本文同样存在不足之处，主要表现为未对本次大比例尺地形图测绘结果的精密度与准确度进行检验，进一步提高大比例尺地形图测绘结果的可信度。这一点，在未来针对此方面的研究中可以加以补足。与此同时，还需要对大比例尺地形图测绘方法的优化设计提出深入研究，以此为提高大比例尺地形图测绘的综合质量提供建议。