无人机航空摄影测量在地形测绘中的应用

韦家宁

广西有色勘察设计研究院 广西 南宁 530031

引言

城市发展速度提升，许多新兴事物如果单纯运用人力是难以保证工作质量的。因此在地形图测绘中，就需要运用无人机航空摄影测量技术，确保地形图测绘工作的顺利开展，解决传统测绘工作中的问题，为我国航空摄影行业发展提供支持。

1 无人机航空摄影测量技术特点分析

①应用无人机航空摄影测量技术可以为测量人员提供正确的地理信息数据。无人机进行航拍测量受外部环境因素影响比较小，可以快速传输各项地理数据信息，使地形测绘数据更具时效性。同时，测量人员可以全面利用各项图像，实现数据的三维转化，为后续的三维建模提供可靠依据。②应用此项测量技术可以减轻测量人员的工作强度与压力。采用无人机测量方式时，测量人员通过合理控制无人机，让无人机在垂直或倾斜状态下进行摄影，能够显著减少工作人员的压力。同时，测量人员还要合理设定无人机的飞行路线，针对各项数据进行有效分析与控制，如果工况比较差，可以暂停飞行，待工况符合飞行条件后，方可开展后续的地形测绘工作。

2 无人机航空摄影测量技术对地形测绘工作的影响

2.1 测绘信息精确度提高

借助无人机设备开展地形测绘工作，一边完成拍摄工作，一边对所获取到的信息内容及时传送，从起初的数字图像形式转换到三维正射影像图，便于各部门对地形情况的深度分析与掌握[1]。再加上我国此领域的技术水平不断提升，又使测绘三维正射影像图革新为可视化影像，在航空测绘、遥感、无人机等相互配合与协作下，显著提高测绘信息精准度。

2.2 经济效益较突出

一方面，是与传统化人工测绘方式相比较，在人力、物力、财力等方面均有目的性地分配，借助先进技术手段与配套设施，减少地形测绘中的人员数量，在此方面能节省大量的人员成本；另一方面，以先进技术为应用核心，与无人机测绘相配合，缩短地形测绘时长及周期，所获取到的信息内容完整、可靠，均可说明无人机航空摄影测绘技术的经济效益较突出。

2.3 误差控制

影响无人机航空摄影测量数据准确的因素较多，如：气候因素、人为因素、外界因素、仪器因素等，考虑地形测绘工作成效，还需在使用前就对其常规问题深度探究，提出相应的防控措施与解决方案，使其误差始终控制在标准范畴内[2]。例如：关于人为因素影响所产生的问题处理，就需加大人才培养力度，要求人员技术水平、实践能力、鉴别能力等较强，端正自身的工作态度，在数据采集、无人机操控、数据传输等各项工作环节中均保证作业操作的规范性；如果是气候因素影响，建议以地质勘察工作为前提，组建专业化工作小组，应用勘察设备与计算机，也能获取到相应的信息数据，为无人机航空摄影测量技术应用方案编制提供参考依据，避免测绘阶段引发不必要的问题；再考虑仪器误差因素的影响，工作核心要放在仪器检测、试运行、维护等方面，使用前能精准校正，较为典型的就是传感器量化系统误差，通过防控措施实施，可避免误差问题持续发生。

3 无人机航空摄影测量在地形图测绘中的运用

3.1 方案设计

该项目选择成都纵横CW-10无人机、索尼7RII相机，分析光线、风速等对无人机匀速的影响，测绘时间设定在下午，控制全体风速最小的时间段，组建专业化的测绘队伍，结合理论知识与实践作业经验，在方案设计时重点考虑四点内容[3]：①各类测绘文件搜集、查阅、分析等，对该项目开展地区近几年的天气情况、地质条件、地貌特征等全面掌握，并划分出无人机飞行区域、绘制航线图。②控制无人机航摄方向、飞行高度等，强调测绘信息的精准度，信息误差控制在标准范畴内，一边测绘一边传送，接收人员把具体信息在飞行图纸上细致标注，为后续分析与项目建设均提供参考依据。③依据地下图信息内容、控制点及测量区大小，设计与调整航测控制点位置，扩大无人机的测绘范围，以全覆盖航摄方式获取更多的信息数据，并在第一时间完成传送工作，接收人员根据测绘工作进度整理所有测绘数据，为后期方案编制、影像生成等做好基础工作。④因影像结合点不同，在相控点布设时要有一定的差异性，建议设置必要的检查触点，关系着无人机航摄完成效果。

3.2 航空摄影

由于考虑到测区范围内的地形起伏变化较大、气候存在不稳定性的特点，在此次测量过程中，通过采取无人机航空摄影测量技术，获取更为精确的测量信息数据。本次测量运用CW-10无人机，采取GPS方式，测量人员可以获得准确的外方位元素，从而顺利完成建模工作。运用此类型无人机可以帮助测量人员获得两套准确的数据，同时相机成像质量更好，三维效果更佳。为了进一步提升航空测量数据的精确性，有效降低项目测量成本，在执行任务过程中，测量人员决定分成6个不同架次进行拍摄，并制定出5条航线，每个航飞面积不超过1.2km。为了确保地形测量数据精度符合规定要求，将航摄时间定为正午前后两小时，航向与旁向重叠率达到75%，且航飞范围覆盖超出边界至少100m。在该测区内部拍摄500多张无遮挡的图片，图片色彩较清晰，无明显的反差现象。

3.3 加密点与像控点布设

因该项目在无人机测绘工作开展前就对现场作业实际情况全面分析，并提出了无人机航空飞行的高度建议为700m，设计2架次飞机与27条航线，总航程是320km，测绘时长3h，累计拍摄到2200张有效图片，对此次地形测绘工作带来巨大影响。其中，取得良好成效的主要原因与加密点及像控点布设存在密切关系，在设计中突出了不同要求：像控点布设：①区域网布设。基准条件是基线与平高点。考虑此项工程的地理位置较偏远，设计4条基线、2条旁向跨度基线。再分析测绘现场地形复杂性，在拐角区域布设平高；②监测点为E级GPS控制点，起算点为D级GPS控制点，配置相应的基础设施与专业化技术人员，作业规范性、标准性有基础保障。加密点布设[4]：①选择测量区的突出位置布设加密点，如：山顶、房角、田坎交叉点、道路交叉点；②做好各加密点间距标记工作，在地形图中按照1∶10000的比例绘制，建议各加密点间距大于1mm；③测绘河道区域、山谷区域时，要注意航测节点标高差，通过提高标高差使平地变为山地，每像对要增加1～2个加密点，既保证地形测绘工作有序实施，又不会对其测绘定向产生不利影响。当加密点全部布设后，才可开展空三测量工作，并调整航测像素精度，可依据实际情况选择1/3像素或2/3像素，能保证测绘数据精准度。

3.4 采集数据

在此次地形测量工作中，测量人员通过运用无人机航拍摄影测量技术，实现了各项数据的快速采集。为更好地提升数据采集的准确性，确保各项数据可以精确地反映出该地区的真实情况，测量人员可以采用Map Matrix测量系统对数据进行采集。在测量数据采集环节，通过建立三维模型实现全要素采集目标。此外，在处理各项数据的过程中，测量人员还要根据三维立体模型所反映的各项数据，综合运用数字正射影像制作相应的产品，确保各项数据得到良好的利用。

3.5 外业测量要点

和常规的测量技术相比较，无人机航拍测量技术工作效率较高，但是，受外部地形条件与气候环境的影响，设备无法实现全面数据采集，需要测量人员进行外业补测，并对最终的测绘结果进行有效检验。因为该测区地形较为复杂，在测量工作中受外部环境影响较大，故测量人员针对部分隐蔽区域要采用全站仪设站进行补测，利用激光测距仪或钢尺用交会法进行量测，进一步提高测量数据的完整性和精度。为了合理确定具体的补测区域，测量人员需要结合之前的信息图，找到问题区域所在位置，并采用先进的补测技术，提升各项测量数据的合理性与规范性。在数据修正的过程中，主要以内业测图为核心，对各项内业数据进行校验，保证各项测量数据与地理信息更加精确。

3.6 精度控制

精度控制主要内容是基本定向（点残差）、检查点（误差）、公共点（较差）最大值，经各环节中对具体数据的传送、接收、汇集等，生成具体表格[5]。为保证测量结果的精度，该案例对成果图精度检查，选择的是HBCORS网络RTK野外实测方法，控制外业调绘实地检测面积为总体面积的30%，只选择其中56个明显的物点的实地坐标与图上坐标对比分析，得到山顶、房角、田坎交叉点、道路交叉点的平面精度与高程精度。并完成了误差消除工作，掌握传感器对数码影像产生的影响，工作人员分别对传感器的物理镜头、感光单元等逐一排查，建立畸变数字模型完成校正工作，根据成图比例尺控制地面分辨率，再受鉴定焦距影响，获取2个参数，经相机摄影设置方式调整，无人机测绘高程采集精度与标准要求相符。此项工程开展测量结果精度统计工作，是根据我国现行的相关政策全程化的监管，检查工程质量是在作业工程量核算工作完成后开展的，并把工程中的不足问题做好标记，在系统平台中呈现DLG成果、影响成果、DOM成果、竣工图成果等，只需各部门相互探究与协助，对地形测绘区域验收、复核，就可精准地控制测绘数据精准度，并达到“无纸化作业”目标。

3.7 数字线画图技术

在开展数字线划图作业时，应当发挥出全数字摄影测量工作站优势，及时开展施工作业。首先，在开展测量图工作时，应当发挥数据优势，建立出相应的模型，以此来提升工作质量，明确工作开展方向[6]。在开展数字线画图作业时，还需要明确人为因素对数据所得结果所产生的直接影响，以此来协调好数据与图像信息。通过发挥出自动交互形式，在掌握作业流程的基础上保证工作的有序性，不断提升数字线画图技术的精准性，最大限度缩小误差。其次，在正式开展测图工作以前，需要做好定位与研究工作，及时将图片因素运用特定颜色、代码等进行处理。最后，需要不断提升测绘工作人员的专业能力，确保其能够在工作中按照相关规范与要求进行数据采集，保证数据的精准性。

4 结束语

上述内容是根据具体的实例展开探究，掌握无人机航空摄影测量技术优势及对地形测绘工作的影响，在整个实施阶段强调测绘高程精度控制，并对技术人员专业能力、实践水平等提出更高要求，才可保证地形测绘工作顺利开展，并创造良好的经济效益。从行业长远发展角度探析，必须在技术手段方面不断创新，以科技的力量改变行业发展现状，推动行业可持续发展。