无人机航空摄影测量技术在地形测量中的应用

陈超

摘  要：无人机航空摄影测量技术具有响应速度快、勘测成本低、外业工作量小、成图精度高等优势，在中小区域地形测量中发挥着越来越重要的作用。本文从介绍无人机航空摄影测量技术的原理出发，结合生产实例，探讨了利用无人机进行地形测量的整体流程及作业方法，同时对精度误差进行了统计，为无人机航空摄影测量技术的应用推广提供借鉴。

关键词：无人机;航空摄影测量;地形测量;像片控制

1引言

近年来，我国经济高速发展，各部门对地形图的需求日益增大，传统的地形测量主要通过GPS和全站仪相结合的全野外数字作业方法，此种作业方式需要投入大量的人力物力、成本高昂、工期也较长;如果采用载人大飞机航测的方式，空域申请手续非常繁琐，实施起来风险也比较大，优势不够明显。近几年出现的无人机航空摄影测量技术正好弥补了两者的不足，其具有响应速度快、勘测成本低、外业工作量小、成图精度高等优势，在中小区域地形测量中发挥着越来越重要的作用。

2无人机航空摄影测量技术简述

2.1无人机航空摄影测量技术原理

无人机航摄影系统集成了高空拍摄、遥控、视频影像微波传输和计算机影像信息处理的新型应用技术，它是以无人驾驶飞机作为空中平台，以机载遥感设备，如高分辨率CCD数码相机、轻型光学相机、红外扫描仪、激光扫描仪、磁测仪等获取高分辨率真彩色数字影像，再通过内业数字测图软件对影像进行处理，按照一定精度要求制作成符合国家标准的1：1000、1：2000、1：5000等各种比例尺的地形图。

2.2无人机航测作业流程

无人机航测作业流程如图1所示：

3应用实例

3.1工程概况

某矿为更新矿图需要，要求使用无人机制作矿区航摄正射影像图和1：2000比例尺的线划图，该矿位于某城市西南部，地形为山地，海拔高度平均550米，适合进行航空摄影，该项目平面坐标系统采用CGCS2000坐标系，高程系统采用1956黄海高程系统。

3.2无人机航空摄影

本项目采用华测P520V测绘无人机，携带的航摄仪是Canon 5D Mark I数码相机。为确保航线弯曲度和航拍质量，本次飞行时间基本上选择在风速较小、风向稳定的中午时段进行，航测范围纵向每侧覆盖成图区域以外一个航带25%的宽度，航测分辨率为0.1m。

3.3像片控制测量

像控点的平面联测采用RTK测量模式，作业时应采用相应检核手段，确保观测成果的可靠性，高程采用GPS高程拟合或不低于五等水准测量方法联测。

3.4空三加密计算

全数字空中三角测量采用华测Pix4D mapper无人机航测数据处理系统，空三加密包括双拼虚拟影像区域网平差和单像机影像区域网平差，平差方法则采用光束法区域网平差。

3.5内业数据处理与测图

内业数据处理采用Virtuozo数字摄影测量工作站进行，直接导入加密成果建模，对模型进行相关匹配和编辑，生成数字高程模型（DEM）;利用DEM对数字影像进行逐象元的几何纠正、影像调色、影像拼接、影像切割生成数字正射影像图（DOM），并利用该立体测图软件快速高效的直接生产出带符号化的数字线划图DLG。

3.6外业调绘

使用内业测图后回放的DLG进行野外全要素的调绘、检查以及补测、修测新增的地物，图上高程注记点由Virtuozo测图工作站内业测定，外业调绘时，沿中心线附近用水准联测或GPS拟合高程实测一部分高程点，来校正内业测定的高程值。

3.7精度检查

本项目采用野外实测的方法对测制的DLG图进行精度检验，其中野外巡视57幅为总数的29.5%，实地检测43幅为总数的21.7%，通过对房角、道路交叉处、田坎交叉处、山顶等地方的坐标数据进行采集，并与野外实测数据进行比较，其结果统计如表1所示。

表1中，地物点平面位置误差最大为67.9cm，最小误差29.7cm ，高程误差最大为79.3cm，最小为39.7cm，参考《基础地理信息数字成果1：500、1：1000、1：2000数字线划图（DLG）》（CH/9008.1-2010）规定，1：2000数字线划图（DLG）图上地物点对邻近野外控制点的平面位置中误差不大于1.6米（山地、高山地），高程注记点对邻近野外控制點的高程中误差不大于1.2米（山地、高山地），限差为中误差的2倍，该项目各项指标均符合规范的要求。

3.8成果提交

该测区航测数字线划图和数字正射影像图，经查图员全面检查后，总体质量情况良好，经综合评定全部合格，可以提交使用，其中某一幅1：1000地形图叠加 DOM效果图如图2所示。

4结束语

实践证明，无人机航空摄影测量技术作为一种新型的遥感数据获取手段，有着传统测量方式无法相比的优势，值得进一步推广应用。随着多种机载传感器、无人机硬件制造技术的发展，无人机以其机动灵活、现势性强的特点，必能拥有更加广阔的发展前景。

参考文献：

[1]国家测绘局.CH/Z 3001-2010无人机航摄安全作业基本要求，CH/Z 3002-2010无人机航摄系统技术要求.北京：中国标准出版社，2010.

[2]范承啸，韩俊，熊志军，赵毅.无人机遥感技术现状与应用[J].测绘科学，2009，34（5）：214-215.

[3]王聪华.无人飞行器低空遥感影像数据处理方法[D].中国优秀硕士论文，2006

[4]姚全德，李奇，孙雨.无人机摄影测量技术在江西永泰航电枢纽工程中的应用[J].北京测绘，2014，4-5.