基于无人机摄影测量在地形测量中的应用

王斌

摘要：随着时代的发展，无人机技术已经在地形的测量测绘工作有着广泛的应用，当前已经成为地形测量与测绘工作的最主要手段。无人机是当今社会重要的科技产品，近年来在我国的发展十分迅猛，已经有很多无人机公司为我国制造出技术水平一流的先进无人机。无人机技术的重要应用是侦测技术，在民用与军工领域应用非常广泛，对于民用无人机，其主要应用于对地形的测量与测绘工作。本文通过对无人机测量技术的介绍，并以实际案例分析其摄影测量技术在地形测量领域的应用。

关键词：摄影与测绘;无人飞机;航空摄影;地形测量

无人机即无人驾驶的飞机，其安装了高识别率的摄像头装置，可以准确的侦测、测量、测绘地形与地貌，在地形的测量工作中，其准确度、安全性是人工测绘无法比拟的，无人机的测量技术解放了人们的测绘工作，提高了地形测绘的工作效率，并且无人机可以适应各种环境，不受气候、地理条件的影响，为测绘工作的安全、效率提供了保障。无人机摄影测量的特点，满足了地形测绘工作的需求，其未来发展空间广阔，为地形的测量与测绘工作翻开新的一页。

1.无人机摄影测量技术概述

1.1无人机航空测绘原理

为了能够有效地分析以及探索无人机测绘技术，相关人员首先需要对无人机测绘技术的原理进行明确以及了解，在实际的无人机测绘过程中，大部分的技术原理都是依靠于中心投影的投射变换技术以及投影几何反转原理。投射变换技术是一种应用于航空摄影的技术，该技术主要的目的就是为了能够让单相片摄影得到良好的处理，而投影几何反转原理则是应用于无人机对立体地形进行测量以及绘图。在实际的测绘过程中，无人机能够通过自身所拥有的高清摄影技术来对地面地形以及固有物的三维坐标进行确定和测量，并且将这种坐标转换成为对应的数据反馈到后台系统之中，相关人员在接受到反馈的数据之后就能够清楚地了解到测量地点的地形以及固有物的实际情况，经过自身的技术来对数据进行处理，最终就能够将这种数据转变成为对应的图。这类图在经过后期工具的修正以及调整就能够生成拟真地形图，从而完成整体无人机测绘工作，最终完成一个地形地貌的图像输出工作。

1.2无人机航空摄影

在了解了基本的无人机测绘原理之后，工作人员就需要将无人机测绘技术投入到实际的测绘工作中来，对于航空摄影来说，由于其是需要对应设备能够上升到一定高度从高往低进行俯拍，因此就很容易受到外界天气环境等因素的影响。在实际拍摄的过程中，天气因素往往会对无人机摄影情况造成影响，通常来说，地表物体的覆盖程度、摄像机与被拍摄物体之间的阻碍物等会造成影响。因此，在进行摄影工作之前相关人员同时还需要对实际的天气情况进行了解和掌握，应当避免在一些不好的天气情况下进行摄影，例如：有云、有雾或者狂风大雨等天气中，以此来从最大程度上降低外界因素所带来的影响。在选择摄影的地形时也应当避免一些植被覆盖率高或者植被高度高的地形，尽量能够选择一些空旷平整的地形区域进行拍摄，通过这些方式来从最大程度上减少外界因素的影响，从而保证摄影的准确性。同时对于拍摄的航线也应当进行一个良好的掌握，基本上来说应当选择一条航线能够全方面的展示被拍摄物体的全貌，以此来保证拍摄的完整性。并且因为镜头位置需要稳定才能够平稳拍摄，相关人员也需要选择一些避开高大建筑物以及树木的航线，通过这样的方式才能够真正地确保无人机摄影工作的稳定进行。

2.无人机摄影测量技术的特点

2.1无人机摄影技术成本费用低

传统的测量与测绘技术是利用卫星定位技术，通过人工操作进行测量与测绘，相比传统测绘技术，无人机的飞行速度快，设备简单，投资小，测量范围广泛，适应各种环境，工时成本更低;另外传统的测量技术在测绘地域范围较大时，需要连续地多个工作站进行实时的测量，投入更大，测量时间也较长，而无人机，其组成结构简单，实时准确，因此可以带来极佳的经济效益，为测量与测绘工作的发展提供了方向。

2.2测量区域广，不受环境限制

传统的测量与测绘技术，受天气影响较大，例如阴天，卫星定位系统识别率相对较差，另外许多特殊环境或地域人类无法实现工作的地方，无人机都可以胜任。无人机使用遥感技术，只需要远距离对飞机进行遥控，飞行过程中对地形或被侦测物体进行实时连续的拍摄，再经过计算机软件处理，整个过程不受环境影响，测量与测绘工作自由度更高。

2.3图像信息处理速度更快

低空无人机的航拍技术其数据采集能力更强，精度更高，图像精确度可以达到零点一米的范围，图像数据采集量大，但由于其图像信息采集的精度高，电脑通过软件的识别效率更高，相比传统技术处理数据能力强，速度快是其又一重要特点。

3. 无人机摄影在地形中的测量测图方式

想要有效地开展无人机摄影同样还需要选择正确的测量测图方式，对于不同的地形以及环境来说，对应的测量测图方式也应当进行改变，通常来说测量测图方式可以分为以下几个方式。

3.1综合测量法

这种测量方法是需要将无人机摄影技术与平板仪测量方法进行结合，具体的操作过程：首先是通过无人机测量技术来初步对整体地面的综合情况进行拍摄并且上传到对应的平板仪测量设备中。在平板仪测量設备就需要相关人员能够对这种上传得到的数据进行测量以及分析，从而最终得到一个准确的地形图。这种方式通常能够发挥较高的工作效率，并且同时还提高了无人机对平坦宽广地区的测量精准度。

3.2全能测量法

该测量方法需要依靠立体测图仪器来进行测量，在实际的测量过程中也是需要无人机对整体地貌进行一个初步的测量，之后再将数据返回到立体测图仪器中，在该仪器中则是可以更加精细地对地质情况进行分析和构造，并且还需要通过三维构建模型的方式来对这种地区的位置信息以及数据情况进行进一步的处理和计算，通过这样的方式最终就能够得到更加准确的地形图。通常这种测量方法都是作用于一些山体地区，使得地形测绘图更加直观具体。

3.3分工测量法

这种测量法在实际的操作方法上与全能测量法并没有存在很大的区别，基本上都是通过一样的流程来将大致的地形数据以及情况上传到对应的立体测图仪器中，之后再通过立体测图仪器来对地貌进行一个精确的处理和划分，但是这种方法相比较于全能测量法来说适用的对象会存在不同，基本上来说这种方法都是适用于一些低矮的丘陵地区中，若是在过高的山体中使用就无法展现良好的效果。

以上三种方法对于无人机摄影测量测图来说都是非常科学有效的测量方法，但是针对于不同的情况来说选择的方法也对应不同，若是选择了错误的方法进行测量测图那么最终得到的地形图自然也无法呈现一个完整的状态。因此选择一个正确的测量方法是非常重要且有必要的事情。

4.无人机摄像在地形测量中的实际应用分析

无人机摄像测量技术在地形的测量与测绘上有着重要的应用，前景广阔。传统的地形测量与测绘工作，需要测量人员在测量地域范围内连续的测量，耗费时间，受天气及地形地貌的影响非常大，而无人机技术，由于其高低空飞行，不受地形地貌的影响，可以实现快速、准确的测量，测量效果更佳，灵活度更高，在地形的控制测量、地图测绘、城市政府放样的测量项目中都有应用，下面通过具体案例对无人机摄影测量技术的应用进行介绍：

4.1被测项目实际案例介绍

在某次测量区域中为一块包括了农村耕地的区域，被测区域内有稻田、水池、公路及部分建筑，其余地势较为平坦，使用无驾驶飞机的航拍高度最大为五百米，航行速度最大为每秒85公里，最大航拍时间为一小时，该机带有高质量的连续拍摄相机，通过遥控感应控制器控制飞机的航行方向。

4.2无人机遥控航空拍摄

此次测量无人机的航线为在被测区域连续飞行5次，由于被测区域是一个长度方向为1.2千米，宽度方向为0.5千米的区域，按长度方向遥控飞行，每次飞行拍摄过程中，在宽度方向覆盖面积约为150米，连续5次涵盖了整个被测区域;由于被测区域最高建筑物高度不超过50米，本次航拍的高度设定为150米，无人机共拍摄了100张照片，像素大小为4096X4096，拍摄时间为20分钟，飞行状态良好，拍摄质量高，顺利完成任务。

4.3图像数据处理

根据无人机采集的图像信息数据，使用FLYING 3D MAP图像处理软件对图像信息进行数据处理，首先形成整体的3D框架，再根据每张照片的位置信息形成地形区域控制点的3D地形图，软件生成的地形图比例尺按1比1千设定，软件3D数据处理时间为10分钟，生成3D地形图的水平方向误差为0.08米，高度方向的误差为0.05米。3D地形图将被测区域内的地形、建筑物及田地的信息以较佳的画面质量展现出来，效率高、误差小、处理速度快，完美的完成地形图像制作。

结束语

无人机技术是当前地形测量与测绘的重要工具与手段，其具有拍摄速度快，不受天气及环境影响，组成结构简单，成本费用低等特点。本文的实际案例也体现了测量过程的简单与高效，相信随着技术的进一步提高，其市场前景将更加广阔。

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