无人机低空摄影测量在地形图测绘中的应用

朱中伟

（河南省基力勘测有限公司，河南 郑州450000）

无人机低空摄影测量是现代地形图测绘的关键载体与重要保障，在提升地形图测绘精度、促进测绘事业发展等方面扮演着不可替代的关键角色。无人机低空摄影测量以专业化无人机等设备仪器为基本依托，对目标地形区域进行数据信息的分析研究与界定，是掌握地形信息数据的关键技术手段。

1 无人机低空摄影测量简述

长期以来，国家相关部门高度重视无人机低空摄影测量技术的应用与创新，在测量技术规范化、测量过程标准化、测量效果评价系统化等方面制定并实施了一系列重大方针政策，为高质高效地开展地形图测绘工作提供了基本遵循与发展导向，在无人机低空摄影测量技术实施领域取得了令人瞩目的现实成就。同时，广大地形图测绘单位及专业机构同样在创新无人机低空摄影测量技术应用流程、优化无人机低空摄影测量模式等方面进行了卓有成效的研究与探索，效果显著，使得地形图测绘的相关凭据更具整体性、宏观性与可靠性[1]。

2 低空摄影测量成图的关键技术及精度控制

2.1 低空摄影测量成图的关键技术

2.1.1 摄影外业控制测量

摄影外业控制测量是无人机低空摄影测量成图的关键技术方法，需要综合协调基础控制测量和像控点联测之间的关系，在数据交互方面保持同步逻辑关系，确保最终测量成图的精度。随着当前测量技术方法的创新与进步，摄影外业控制测量的应用愈发成熟，实现了像片控制点的进一步细分，使平面控制点、高程控制点和平面高程控制点等有机结合起来，可在更加复杂的地形环境条件下开展绘图测图工作，适用性与针对性更强。同时，在空中三角测量方法的支持下，可满足地形图测绘统一布设、统一测量等方面的实际测绘需求[2]。

2.1.2 摄影内业处理技术

与摄影外业控制测量相类似，摄影内业处理技术同样至关重要，与最终地形图测绘效果密切相关。在摄影内业处理中，主要包括数据预处理、自动空三加密和3D产品生产等方面的构成要素，上述不同的构成要素在地形图测绘过程中所承担的职能有所差异，所形成的测绘数据对应关系存在明显不同，需根据目标测绘区域的实际状况进行科学处理。在地形图测绘数据处理方面，应首先根据无人机低空摄影测量所获取到的数据信息，在测区参数的作用下，对其进行细化分解，通过系统软件技术得到核心数据层，并对畸变差进行科学校验与控制，最终得到地形图测绘产品。

2.2 无人机低空航摄成图精度分析

2.2.1 影像质量检查及控制点分布

无人机低空摄影测量在实际运行过程中同样会受到诸多外界要素的干扰与影响，这些影响要素将会对地形图测绘的精度产生深刻影响，因此，必须采取科学、合理的技术方法予以控制。通过采取影像质量检查及控制点分布方法，可对地形图测绘中的影像色调、饱和度、重叠度、航带弯曲度、云和雾等进行调整优化，并在相关技术规范约束范围内，提升影像质量，使其全面达到内业规范标准。在控制点分布下，无人机应设定既定的航线飞行方向，控制航向重叠度及旁向重叠度[3]。

2.2.2 内业数据处理成图精度分析

内业数据处理的过程也是对无人机低空摄影测量数据进行细化处理的过程，往往需要科学处理理论精度分析与实际精度分析之间的关系，将实际测量获取到的摄影测量数据信息进行加工处理，并与理论精度数据做出纵向比对，若其偏离幅值较大，则应做出相应技术处理，对像点精度进行优化，缩小定向点和检查点的误差。为提升无人机低空摄影测量精度控制效果，必须对地形图测绘区域中的数据信息作出去伪处理，防止数据冗余对成图精度造成的不良影响。此外，根据特定比例尺大小，利用二次多项式曲线数学模型对各高程点进行线性拟合，以强化地形图测绘高程精度。

3 无人机低空摄影测量在地形图测绘中的应用流程

3.1 飞行前准备

在无人机低空摄影测量实践中，需要首先做好全面详细的飞行前的准备工作，为地形图测绘各项工作的开展与实施提供方向性保障。在此过程中，应对目标测绘区域的客观情况进行实地踏勘，对目标区域范围内的大致地形地貌、植被覆盖等情况有所初步了解，设定必要的飞行空域环境。要对无人机飞行设备的各项性能参数进行充分校核，确保各项性能参数符合飞行要求，对续航时间、极限航高、摄影设备参数、存储器容量等做仔细检查。

3.2 制订摄影测量方案

摄影测量方案的制订与无人机低空摄影测量效果的好坏密切相关，因此，必须在相关技术标准与行业规范要求下制订摄影测量方案，细化摄影测量各项细节问题，使无人机低空摄影测量工作始终朝着更高效率、更高质量、更高水平的方向发展。同时，应根据地形图测绘的实际需求，标明相应的无人机型号，设定符合测绘图实际的航摄比例尺大小等。在无人机低空摄影测量方案形成后，应作出充分论证，确保其可行性与可操作性，防止各类潜在影响因素的干扰。同时，应由专业技术人员编写相应的技术设计书，对航线敷设、航摄分区等作出界定。

3.3 航摄实施

航摄实施环节是无人机低空摄影测量的核心环节，在地形图测绘中始终处于基础性地位。在此环节中，应首先对无人机系统设备的工作状态进行充分研判，对无人机操控人员进行专项培训与指导，使其全面掌握无人机低空摄影测量的具体操作规范与技术要求，精准控制无人机飞行中的各项注意事项，严格按照相关技术要求进行操作，确保无人机飞行过程平稳有序。通常情况下，为确保无人机低空摄影测量效果，应对旋偏角、倾角和重叠度等进行动态化调整优化。由于无人机低空摄影测量易受风力的影响，因此在有风的天气环境条件下，尤其要加装补偿器，改进无人机硬件，并在考虑测区地形地貌、地面分辨率和成果精度等要素的基础上，通过软件设计对控制点布设进行改善优化，对测绘图像作出精细化纠正。

3.4 无人机低空摄影测量的数据处理

在当前技术条件下，无人机低空摄影测量所形成的每张影像均由单一化的光束组成，因此可将每张影像作为一个独立的单元，利用光束法平差进行测量数据处理，以达到剔除不可靠测量数据的目的。应将三维空间点统筹分布在同一空间坐标体系中，利用共线方程对其交汇状态进行描述，通过构建统一的区域误差方程，得出影像成果。在此过程中，可对光束做出平移、旋转等特定操作，使每个目标测量区域中的未知点位匹配对应起来，进而对影像利用加密点云、纹理映射等方式获取地面相关影像特征。

4 无人机低空摄影技术的发展前景

4.1 有序化测绘调控技术

随着现代地形图测绘要求的不断提高，无人机低空摄影测量将会充分融入有序化测绘调控技术，以充分提高影像数据的准确性，使影像画面更加精准有效。有序化测绘调控技术需要在相关成熟测绘理论的指导下进行转换，按照特定导航系统的约束条件，对无人机低空飞行区域进行细化分解，在主客观条件允许的情况下设定摄影时间，并对控制点进行精准定位。

4.2 智能变形监测

在信息化技术的支持下，无人机低空摄影测量可与其他多类型、多用途的测量技术有机结合起来，有效实施智能变形监测。当变形监测数据偏离值超出特定范围后，则数据处理中心将会自动进行响应与处理，为技术人员进行科学应对提供参考。

4.3 在地形图测绘信息提取中的作用

无人机低空摄影测量具有广阔的发展空间。计算机信息技术的摄影测量与遥感技术，与其他类型的传感器直接相关，如高分辨率遥感卫星摄影测量物体密集点云、密集点云的动作摄影扫描仪、城市建筑测绘POS系统、山形等，最终实现统一的坐标系统。利用照相测量和遥感技术，直接确定地面点云提取的特征对象结构，基于三维点云的特征点，再进行颜色绘图，提取特征点。

5 结语

综上所述，受测量模式、测绘方法、航测效果评价等方面要素的影响，当前无人机低空摄影测量在地形图测绘实践应用中依旧存在诸多不容忽视的薄弱环节与不足之处，阻碍着地形图测绘工作效果的优化提升。因此，有关人员应该从现代地形图测绘工作的客观实际需求出发，遵循无人机低空摄影测量的基本原理与规律、创新测量方式方法，为提升地形图测绘工作成效奠定基础。