浅谈无人机摄影测量技术在大面积数字化地形测量的应用

郭进鹏

摘 要：无人机摄影测量技术在新时期得到了迅速的发展，其在突破时代技术限制的同时，在数字化地形测量方面取得了傲人的成绩。探索其在大面积数字化地形测量的应用，需把握测量目标的基本特征，明确无人机摄影测量技术当前的应用手段，以此为基础来制定针对性的应用方案，以此来达到相应的测量目的。就无人机摄影测量技术特征概述、测量目标概述、无人机摄影测量技术在大面积数字化地形测量的应用措施进行了论述与分析。

关键词：无人机摄影测量技术;大面积数字化地形测量;应用

中图分类号：P231.5                                   文献标识码：A                                 文章编号：2096-6903（2022）05-0100-03

0 引言

探索并研究無人机摄影测量技术在大面积数字化地形测量的应用，需考虑到地区的地形地貌与地理环境等，在收集各项系统资料的同时，明确测量作业技术依据，以此为前提来探索无人机摄影测量技术的具体路径，并要求测量人员能够掌握该项技术的核心要义以及具体应用方式，如此才可按照固定的流程来推进测量工作，发挥出该项技术最大的价值，推进测量工作的稳定进行。

1 无人机摄影测量技术特征概述

无人机设备一般飞行高度控制在50～1 000 m，其摄影测量多用于近景拍摄，且可在一定程度上满足数字化测量特征，比较适宜复杂地势下的大面积数字化地形测量。在进行测图时，无人机摄影系统可发挥较好的效果，可准确、快速地完成各项测绘作业。借助可视化作业，集中捕捉各个区域的地形特征并进行系统化分析，对分析结果进行整合与集中处理，以此来清晰、直观地展示各项信息，整体过程突出可靠、高端、科学的特征。

2 测量目标概述

以安哥拉首都罗安达MUNDIAL区和CAMAMA区为例，探究无人机摄影测量技术在非洲大面积数字化地形测量的应用。罗安达位于安哥拉西部大西洋沿岸，东经13°30′、南纬8°50′，大部为海拔200 m以下的平原，东北部有低山丘陵。气候干旱，年降水量400 mm左右。宽扎河、本戈河、丹德河等流经。

3 无人机摄影测量技术在大面积数字化地形测量的应用

从以下数个方面来探索无人机摄影测量技术在大面积数字化地形测量的应用。

3.1 无人机摄影测量作业依据

无人机摄影测量技术在大面积数字化地形测量的应用过程中，需遵循《无人机航摄安全作业基本要求》《无人机航摄系统技术要求》《低空数子航空摄影测量内业规范》《低空数字航空摄影规范》《数字航摄仪检定规程》《全球定位系统（GPS）测量规范》作业要求，以此来保障无人机摄影测量整体作业过程，达到相应的测量目标。

3.2 布设像控点

其一，要求布设得像控点明亮、清楚，便于后续准确判断布控点位置;其二，测区内布置像控点时，应注意该区域的明亮度、易保存性，尽量不设置在不易观看的地区，选择以喷涂、刻石等形式来一一布置像控点[1];其三，若是布置在硬化路面，可选择以钢钉作为标志;其四，所有像控点都至少有一个通视点;其五，选择布设像控点密度时，应以测区内的整体地形地貌与测量需求来决定，以采集到各个区域的实际情况为基础来选定控点密度;其六，在布置相控点时，可选择特征比较明显的“T”标识，然后按照T1、T2的方式进行一一标注，其中“T”指的是图根控制，1/2指的是图根点序号;其七，在像控点布设时应尽量避开狭窄的沟渠、陡峭的山顶、崎岖的山坡，若是一些像控点与相片要求存在冲切，应重新考虑布设点。

3.3 像控点测量

测量整体过程选择的测量工具是中海达V90GPS型接收机，其水平、垂直标称精度分别控制在±8 mm+1 ppm与±15 mm+1 ppm区间范围内[2]。具体作业方式如下所示：像控点测量前，首先依靠测量区域内的四等水准点、平面控制点，计算得出对应的严密转换参数，在计算过程中应当注意以下要点：选择恰当的独立坐标系坐标成果，得到成果后纳入对应的处理软件中，配合其他测量成果进行系统的分析，最后根据分、分析结果来进行系列的校正工作，点校正计算之后得到的转换残差误差值控制在2 cm之内，高程拟合模型误差控制在3 cm之内;最后再将转换参数均匀的布置在测量区域范围内。

3.4 航空摄影

其一，航空摄影布点。根据测图精度要求做好控制点布设与采集，要求点位分布均匀有高差，测区四周和中间必须有点，尽量多布设，以便满足精度要求，后期也可留作检查点。控制点附近最好相对平坦，没有高层建筑和树木遮挡。房屋较密的地方控制点间隔200 m左右，平原空旷地区可适当放宽布控制点的距离，可以 250 m左右。需明确标明控制点的点号，做好点之记;

其二，像片刺点[3]。在布设航空影像控点时，可不用过多顾及像片重叠度条件，只需保证像控点要刺的可读性、清晰度，比如在坪角位置、斑马线角位置等关键点，要求刺点符合平高点位置标准规范要求;

其三，进行像控测量。像控点测量过程可选择RTK来达到实测目的，还可选择GPS来展开全面的静态测量，测量精度上下控制在0.2 m之内。

3.5 数据处理

其一，按照具体的数据处理标准来核查各项影像数据，确保重叠度、旋偏角满足基本使用要求，并细致检查航摄过程，确保其不存在漏洞。其二，格式转换[4]。需转化原始航片影像数据格式为TIF格式，如此可实现其在空三软件中的直接使用。其三，按需进行影像旋转，为便于相片连接，了选择西、北方为正方向，便于观察与后续的各项处理工作。

3.6 空三加密

其一，在处理影像数据之后，输送至空三软件进行加密，再选择光束法区域网完成后续的平差操作。其二，整体测量误差控制在0.05 mm之内，丘陵地、平地测量时误差控制在0.02 mm之内，各个检查点布置时控制在0.03 mm之内;高地、山地测量区域内误差控制在0.03 mm之内，各个检查点布置控制在0.04 mm之内;其三，在进行绝对定向之后，需按照如下表1所示标准来一一测量各处的标准值[5]。

综合分析表1，需把握以下要点：基本定向点残差值整体测量结果应当为加密点测量误差值的3/4;多余控制点不符值在测量时显示的值应当为加密点测量值误差5/4;加密点误差需保持在公共点较差1/2;加密点误差若是按照单个区域、全区存在时按照如下公式展开系统计算。

控制点中误差mq、公共点中误差mg，其表达式分别为：                                                        。其中△是控制点代表的不符值，d是相邻航线存在的公共点较差，n是评定精度测量之后显示的点数，单位m;平面坐标取值0.001 m;加密点在3个标准点周边位置选定，若是遭遇异常情况时，刻选择增减连接点的具体布置区域与数值;若是连接点位置存在比较严重的转点故障时，可选择切换连接方式，手动连接，使用该种模式时应保证该处存在1～3个连接点;在测量并处理落水区域的航拍时，应当考虑到当地区域的特殊性，提前进行现场无人机勘察，以勘察结果来制定航拍线路，以此来实现对该区域的整体把握[6]。

3.7 精度指标选取

二、四等GPS控制网主要精度指标如表2所示。

四等水准测量符合路线长度不超过80 km，环线周长不超过100 km;同级网中结点间距离不超过30 km，其中四等水准测量的主要技术指标如下表3所示。

其中，K为测段、区段、路线长度，单位为km;当测段长度小于0.1 km时，按0.1 km计算;L为符合路线长度;R为检测已测段长度。

3.8 地形图技术指标选取

地形图碎部测量时，控制测站点各个图根点之间的误差在0.3 mm范围内，实地则控制在15 cm范围内，高程误差等高距控制在5 cm之内;地物点、邻近图根点之间点位中误差控制在0.5 mm之内，实地则控制在25 cm之内;各个地物点之间的中误差控制在0.4 mm之内，实地则控制在20 cm之内[7]。若是整体测量过程皆是选择野外实测，则需控制建筑区地形图高程注记点、邻近图根点之间的高程误差在0.15 mm之内;其他区域的高程注记点、等高线插求点存在的高程中误差，实地控制在16 cm之内。

3.9 绘制地形图

绘制地形图是整体测量工作的关键环节，为确保地图绘制准确度，需引入数字化技術，在适宜、适当的环境下，通过航空拍摄法，优化比例尺、清晰度，提升拍摄的规范性、全面性，比如在测量湖泊、水库、河流时，可选择航空摄影拍摄，并可直接观察测量目标，求出测量结果。为进一步提升地形图绘制过程的准确度，可从无人机测量方式与工作原理、地形图绘制思路入手，引入大数据与数据库技术，优化整体信息数据，提升图像地形、数据地形之间的统一度[8]。为提升无人机摄影测量技术的应用水平，可着重对操控无人机的技术人员进行系统的培训，使其能够掌握更加全面的无人机操作技术，从而能够在测量时，准确地把握飞行高度、飞行速度与飞行路径，再结合各项拍摄图片、数字信息、技术指标、精度指标等信息，获取最后满足测量所需的结果。

4 结语

综述，文章就无人机摄影测量技术在大面积数字化地形测量的应用进行了论述与分析，探讨了该项技术对于大面积数字化地形测量具体效用与促进意义，并建议测量人员能够从实际项目情况出发，制定针对性的测量计划，并在测量过程中，根据测量反馈来及时地调整与优化测量计划，以此来达到相应的测量目的。

参考文献

[1] 周福.无人机航空摄影测量技术在地形测量中的应用与实践分析[J].大科技，2019（4）：136-137.

[2] 周永丹.浅谈无人机倾斜摄影测量技术在大比例尺地形图测绘中的应用[J].科技风，2019（15）：244.

[3] 李斌，韩艳超.分析未来地形测量中的无人机航空摄影测量技术[J].地矿测绘，2021（1）：85-86.

[4] 雷瑜，周吾珍.浅析无人机倾斜摄影测量技术在国土调查中的应用前景[J].资源与人居环境，2019（7）：11-13.

[5] 巨正平，路云.基于无人机倾斜摄影测量技术在大比例地形测绘中的应用探讨[J].江西科学，2019（5）：723-726.

[6] 赵新华，孙江涛，王玉静，等.基于无人机低空摄影测量技术进行矿山大比例尺地形测绘的可行性研究[J].地理信息世界， 2019（3）：118-121.

[7] 马婷.无人机倾斜摄影测量在大比例尺地形图中的应用分析[J].科技经济导刊，2019（17）：17.

[8] 王志新，张琪.无人机航空摄影测量技术在地形图测绘中的应用[J].内蒙古煤炭经济，2021（16）：182-183.