无人机航空摄影测量技术分析

谢殿伟 王舒东

【摘要】无人机航空摄影广泛应用在地形绘制、工程建设、矿山勘察等项目中，具有较为精确的测量效果，本文就无人机航空摄影测量技术进行分析，探究测量技术应用原理及特点，并阐述在测绘工作中的具体应用。

【关键词】无人机;航空摄影;测量技术

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.33.074

无人机航空摄影测量技术简称无人机航测，能够在空间角度对地形变化及工程建设情况进行相关信息的测量监控，在数字化技术发展的背景下，其应用方向相对广泛。

1、无人机航空摄影测量技术概述

无人机航测技术是指在无人机上安装拍摄设备以及定位和遥控软件，通过槽口无人机对待测区域进行测量的技术。无人机上搭载的技术种类相对较多，能够更加灵活的对机器设备进行控制，使其保持高效运行拍摄的状态。无人机的机体相对较小，在实际的检测过程中，对空间要求小，能够使用的环境较广。在使用无人机航空摄影技术时，不仅能够对相对稳定的区域进行地质情况和地形特点测量，同时能够对动态紧急情况进行监控，通过无人机航测来对灾害区域进行拍摄测量，帮助其实现应急救灾，使应急工作的效率得到提升。

在无人机航测的过程中，为提高测量的精准度，首先，应对待测区域的位置进行确定，明确拍摄的区域。其次，对现场情况进行勘察，包括对无人机的起飞与降落控制和管理，以及对飞行的高度和飞行测量区域进行控制。同时，要对具体的航测的线路进行合理规划，结合测量任务以及区域环境的干扰情况，对无人机飞行次数、路线以及控制情况进行计划。再次，确定飞行任务，结合任务优化计划方案，随后执行飞行测量作业。最后，对航测的结果进行识别和分析，完成该次无人机航测任务。

2、无人机航测拍摄原理

无人机航测技术在实施的过程中，为保障整体测量数据的有效且完整，在实际的控制过程中，需要利用中心投影的透视变换，通过几何反转来实现测图。在实际的测图过程中，可以通过垂直拍摄，如图1;或者可以进行倾斜拍摄，如图2所示。

在拍摄的过程中，根据对平面的实际需求，选择恰当的拍摄方式。同时，应结合无人机的种类和运行方式进行合理调整，确保拍摄测量作业的稳定运行。

3、无人机航测运行特点

无人机航测技术的优势较为明显，其在作业过程中呈现以下特点：

首先，反应速度快。使用无人机测量时，由于机器较小，在对其进行控制时能够在短时间内快速反应，整体较为灵活。无人机航拍时主要在低空区域进行，因此受到环境气候的影响相对较小，整体测量较为精准。无人机启动和运行时需要的准备时间相对较短，并且检查项目少，减少准备的压力。一般情况下，仅需要15-20分钟即可升空进行拍摄作业。

其次，无人机航测的适应范围相对较广。由于无人机体积较小，整体容易控制，并且飞行高度较低，在实际的运行过程中，整体的使用效果相对良好。如在进行全国国土绘制的过程中，需要对我国的全部国土面积进行测绘，不同区域的环境有一定的特点，其中不乏环境恶劣的区域，该环境下使用无人机进行测量，不仅提升测量的实际效果，同时能够帮助了解无人机航测中可能存在的漏洞，并对设备进行进一步完善。

最后，时效性较强。在测量时，由于在低空进行检测，摄影和信息传输速度相对较快，并且能够结合实际的情况，制定测量的区域与路线，使测量的时效性得到有效提升。

4、无人机航测技术的具体应用

4.1工程测量中的应用

在对工程情况进行测量的过程中，应对无人机进行选择，并对其进行应用程序调整设计，确保符合工程设计建设需求。工程建设中对数据精确度的要求较高，并且需要在测绘的过程中保持极度细心的状态，从而使测量的结构更加准确。在應用过程中，首先，应明确工程标准，对计算数量和比例尺结构进行调整，同时对测量区域进行分析，给出恰当的航行拍摄路线，确保工程的整体情况均在拍摄的范围内。其次，科学设计控制网格。在待测量的区域范围内设计控制网络，充分利用控制点使待测区域更加规范化，通过控制点的设施，使整体测量的放线的速度得到保障，同时使待测区域的坐标更加精准，从而便于后续的具体物体和区域分析。最后，测量过程中，随着无人机航测的工作，直接将数据传输到控制设备中，在数据传输过程中应保持数据的准确性，避免对数据产生影响。在数据传输过程中，同时对其进行处理，分析数据的质量和准确性，从而保障数据可用性。通过测量数据，使整体工程施工效果得到提升。

4.2地形测绘中的应用

在对地形测绘的过程中，为合理使用无人机航测技术，应按照相应应用步骤进行。

像控点是测图和摄像加密的基础，在布设时，需要按照地理情况和拍摄范围等情况进行合理的划分与布设。在地理环境较为平整的情况下，一般使用基线划分的方式进行布设，对于地理环境不平整及存在凹凸位置的情况下，可以使用平高点补充的方式进行布设，确保像控点的位置符合要求。做好像控点设置工作后，对其进行无人机航测，在测试的过程中，不同区域的信息与图像进行整合，加强测量的精准度和稳定性。

在无人机航测技术中心，空中三角测量是其中较为准确且有效的测量方法。该技术应用时需要使用识别率高且质量良好的拍摄设备，提高对地形地貌信息的拍摄效果。空中三角测量属于立体测量的方法，在实施时可以通过不同测量方式完成，如模拟法、解析法、航带法等。其中模拟法在使用时，通过利用光学机械设备，在摄影过程中，利用几何反转原理，使用测图法对空中三角区域进行测量。但由于该方式只能在同一航线中使用，在测量时需要安排好相应的航线。在测量过程中，建立相应的立体模型，并将所有模型进行整合，对重叠部分进行识别和调整，形成相应的空间投影中心。通过不同航线的测量，实现对空中三角形区域的测量。

4.3大比例尺地形图中的应用

对大比例尺地形图进行测量时，由于需要生成出1：1000或1：2000等大比例尺的正射图以及高程模型，因此，需要对无人机航测技术进行优化。先进行像控点设置，该测绘中的像控点布设时，主要通过在两条及以上的平行航线中设置平高控制点，其对像控点要求较高，在实际的设置过程中，应确保像控点在标准点处，使用RTK技术进行标准化操作，提高测绘的精准度，同时对误差进行严格控制。

在对测量数据进行采集的过程中，为保障整体数据的质量和分析过程的精准度，需要提高数据收集和分析效果。使用DEM和DLG对数据进行模拟和模型构建，使用标准的符号对航测中的地表情况进行表示，确保模型与实际地质情况相符合。结合数据使用DOM技术进行出图，将图片与地理信息进行对照识别，查找和补充其中的遗漏项目，最终使用成图软件对比例尺进行调整和修饰，形成相应比例尺的地形图。

4.4河道治理中的应用

对河道治理和水利工程等項目进行测绘的过程中，使用无人机航测较为便捷，能够在空中对河道情况进行勘测，了解河道治理区域的实际地形地貌变化以及植被和交通情况，进而帮助相关治理设计人员，为其提供准确数据，以提高河道治理的效率和质量。在河道治理测绘的过程中，先应对当地河道相关资料以及区域的水文信息进行收集，并结合无人机航测的特点，计划恰当的航测方案。无人机航测方案的制定需要根据当地环境气候影响进行调整，由于无人机较小，水域上空受到气流影响较大，机器设备容易受到风向和风力大小的影响，在规划航线时，需要结合实际情况，对无人机的航行时间、速度以及高度和不同无人机之间的距离等进行合理的测量和规划，从而达到良好的测量效果。

在测量的过程中，应确定测量的基准面和行高，使用公式：

按照比例尺和焦距情况，对高点、低点高程的数量进行计算，最终通过计算得到无人机的飞行高度。

为保证河道区域的航测覆盖率，在制定测量和摄影范围时，应适当向外扩展。一般情况下，在测量区域外界进行基线设置，摄影范围覆盖两条基线的情况下，能够保障覆盖率符合要求。在航测后，需要按照标准情况对拍摄质量进行检查。主要检测像片的重叠度以及测量的倾斜角和旋转角情况，结合需求进行适当调整，提高测量图片的质量。

在对测量数据进行处理时，应使用DSM技术对数据进行处理，得到高程模型数据，由专业人员对数据影响进行纠正，并利用软件生成DOM。在手段和自动节点位置调控完毕后，对图像进行合理的拼接编辑，最终得到河道的正射影像。河道的正射影像应符合实际情况，整体色彩和色调保持均匀的状态，同时确保影响中河道及相关的地理地貌情况与真实情况相符合，从而便于后续的河道治理或水利工程修建。

结论：

综上所述，无人机航测技术在不同环境下使用均具有较为良好的效果，在现代化航测中的使用概率逐渐增加，为使该技术的效果不断提升，相关人员应尝试提高无人机智能化控制或数字化管控技术，提高测绘的质量和效率。

参考文献：

[1]何国栋.地形测量中无人机航空摄影测量技术分析[J].中国科技信息，2019（16）：72-73.

[2]李锦通，焦龙，陈思远.无人机摄影测量在工程中的应用[J].广东土木与建筑，2021，28（09）：4-7.