无人机摄影测量技术在数字化地形测量的应用

杨虹

山西紫峰科技有限公司，山西太原，030027

0 引言

在当前我国的地形测量中，大多使用数字化测量技术。无人机设备在数字化测量中凭借其简单便捷的操作手段，以及精准的测量结果，获得了大量数字化地形测量人员的一致关注与广泛认可。近几年，无人机技术被广泛应用于数字化地形测量工作之中，无人机摄影测量技术的使用大大提高了地形测量的工作效率，并在此基础上，带来了更准确的地籍测量结果与测量精度。这使得无人机在数字化地形测量应用中崭露头角，并成为未来数字化地形测量的重要发展趋势之一。

1 无人机及其摄影测量技术简介

1.1 无人机技术的发展历史

从历史学的角度来说，无人机技术的实践化应用，已经成为飞机行业产业化发展的一项里程碑工程。从其概念上来说，无人机的最大价值在于它可以实现无人驾驶。当前，我国常见的无人机驾驶方式主要包括两种：第1种为无线电远程直接驾驶技术，这种技术通过远程操控来实现无人机驾驶技术；第2种称之为车载计算机控制驾驶，该方式以计算机作为操作源，实施对无人机的自主与自由驾驶[1]。

从具体的使用功能上来说，无论是哪一种驾驶方式，都不需要由人工实现相关飞机的操作与驾驶。这两种技术的应用，使得无人机在执行任务范围方面获得了更广泛的发展空间。与此同时，按照功能和特性进行划分，无人机能够被划分为两大类，分别为军用无人机和民用无人机两种。其中，军用无人机主要用于军事方面的侦察与通信技术。而民用无人机主要用于气象、勘探、农用和监测等日常化应用方面。近年来科学技术的发展，使得无人机技术在不同领域都得到了更加良好的发展机遇，以地形测量领域为例，无人机的应用为数字化地形测量带来了良好的应用效果，也给我国的地形测量提供了更加准确的数字化地质地形测量信息[2-4]。

1.2 无人机摄影测量系统的组成

无人机摄影测量技术之所以能够广泛应用于地质地形测量之中，主要原因在于该摄影测量技术具有完善的应用系统平台。在实际的无人机摄影测量过程中，其系统组成主要包括两部分，分别为数字化测量应用系统平台中的软件和硬件两部分。无人机摄影测量系统能够融合与发挥良好的地形测量与管理控制功能，并根据无人机摄影测量结果，准确推导出测量的数字化地形数据。在无人机摄影测量技术的实践化应用过程中，无人机需要按照指定的飞行路线进行相关的摄影测量技术应用。因此，在对航测细致化检查中，需要确保传输的数字化信息数据的有效性和合理性，并在此基础上尽量提高数字化信息数据的传递速度，进而捕捉真实的地形数据，获取更加准确的地形地貌数字化电子地图，提高数字化测量应用系统的应用效率[5]。

1.3 无人机摄影测量原理

无人机摄影技术是通过在无人机飞行平台上搭载多台数码相机。同时从垂直和倾斜多个不同的角度获取高分辨率航拍影像，一般常用的是五镜头倾斜摄影系统，结合无人飞行平台搭教的GPS/IMU系统获取的POS数据和像控点数据，经过相关软件处理获取点云数据、数字正摄影像和三维模型的摄影测量技术。倾斜摄影测量技术有下面几项关键技术：影像数据的畸变校正和匀光匀色和POS数据坐标系统的转换、区域网联合平差、倾斜影像的密集匹配、数字表面模型的生成、真正摄影像校正和三维模型的生成等。

2 无人机测量技术在数字化地形测量应用中的特点和作用

2.1 应用特点

2.1.1 无人机摄影测量技术的可靠性

采用无人机技术进行摄影测量的时候，无人机的飞行高度需要控制在50m到1km之间，这个距离范围内的摄影测量方法被称之为近景航空测量法。在进行这样距离范围的地形测量时，可以把相关的测量精度控制为10cm到50cm之间。根据标准化地形测量要求，地形测量的精度在小于1m的情况下，能够极好地满足数字化地形测量技术所需要的标准化精度要求。在无人机展开航拍技术的同时，可以通过远程的可视化操作方式，进行基于实时的精确拍摄，并且可以控制拍摄点对应的位置范围以及无人机的飞行方向等相关参数内容。从数字化地形测量方向和角度出发，采用无人机进行拍摄任务，能够通过数字化系统应用平台展示出无人机全范围内的飞行路径。由此，当出现拍摄遗漏点的情况下，能够迅速寻找出遗漏点，并进行无人机摄影补拍工作，这使得无人机摄影测量技术相较于其他技术而言，具有更高的测量精度与准度[6]。

2.1.2 无人机摄影测量技术的安全性

相较于传统的GPS卫星遥控技术而言，无人机摄影测量技术不容易受到云层或地形的影响。因此，该技术出现测量误差的情况也会大幅度减少。与此同时，一些地质环境超级恶劣的地区，在实施地形测量技术的时候，容易受到外在自然环境影响，给地址勘测人员带来一定的身体健康影响，甚至会危及相关人员的生命安全。无人机摄影测量技术的应用，不受飞行高度以及地形地势的影响。无人机管理控制人员只需要在电脑前实施远程监控，就可以保证地形测量工作的安全有序展开，并获得更加准确的数字化地形测量结果值。

2.2 无人机摄影测量技术的灵活性

用于实施数字化地形测量的无人机，一般设计得都比较小巧，且动力十足。这使得地形测量无人机在实践化的应用方面，具有一定的灵活性。它不会受到所测量地区的气候和地质因素影响，可以被安置在任何理想化的地理测量区域，展开实时摄影测量技术。一般来说，该类型的无人机在升空15分钟之内就可以实现起飞与航行，并且每天都能够完成160~200km2范围内的数字化地形测量。

2.3 主要应用作用

在数字化地形测量工作中，无人机摄影测量设备系统能够很好地发挥数字化测量效用，并能够更加快捷、准确地实现地形测量的数字化转换。无人机摄影测量技术依托可视化操作平台，以摄影和照片抓拍的形式，捕捉和分析各种各样地形的物理地质特点，并将所获得的数字化地形测量数据信息输入到可视化工作平台之中，展开集中化的测量数据信息流处理并形成电子地形图，将输入计算机的地理地形信息，以更加直观的可视化地图方式形象地展示出来。与此同时，在偏远复杂的地形区域，利用无人机实现指定区间的数据搜索与检测，能够有效解决传统地形地貌测量技术中潜在的“盲区”问题，在降低工作难度的前提下，能够更好地提高相关地理区域数字化地形测量的准确度[7]。

3 无人机摄影测量技术的应用方法探析

科学技术的进步与人类生活的日新月异，给航空摄影测量技术带来了越来越多的发展机遇。从某种意义上来说，无人机设备的数字化地形测量应用，是我国科学技术方面发展的又一项伟大突破与技术进步。当前，我国常见的无人机摄影技术应用方法，主要包括以下几个方面。

3.1 基于无人机摄影测量技术的测量方法

无人机摄影测量技术应用于地形测量之中，能够更合理地发挥测量技术的优势，解决特殊地理环境下的地址信息数据成像问题。无人机技术以GPS定位为基础，将自身所拍摄图片与其对应的地理位置信息进行有机的融合，进而生成完整的数字化图像信息。把这些数字化图像信息与计算机图形学相结合，并经过地形测量信息系统的深入分析与软件加工，生成具有可视化效果的数据影像，既保证地形数据信息测量的准确性与稳定性，也获得了更加直观的地形测量可视化电子地图。

3.2 基于无人机摄影测量技术的像片测量方法

像片测量点与控制点作为无人机摄影测量技术的一项重要影响元素，其测量技术的实践化应用，成为了无人机测量技术的重点工作内容。在数字化地形测量过程中，通过像片测量技术来运用像片控制点，能够保证所有的地形测量实际操作在COS所控的区域范围内。并通过对无人机飞行技术的研究，做好无人机控制点的维护工作，保证数字化地形测量的有效进行。

3.3 基于无人机摄影测量技术的空中三角测量方法

在进行数字化的地形测量与实践化应用过程中，空中三角测量技术具有极高的地形测量应用价值，并能够以立体式的数字化测量技术，利用较少的控制点实现空中摄影质量的提高与摄影效率的改进。三角测量技术能够大幅度降低无人机测量技术的影像处理难度，通过科学的技术手段，以计算机应用代码的方式，提高了无人机摄影测量技术的自动化效果，并保证系统能够高效完成指定工作任务，满足数字化地形测量技术要求的同时，保障了系统的科学、有效运作。

3.4 基于无人机摄影测量技术的地形地图绘制方法

在无人机摄影测量过程中，绘制地形地图是其完成数字化地形测量任务的主要工作环节之一。在进行电子地形地图绘制时，为了保障无人机获取数据的精密度，地形测量相关人员需要深入研究地形测量相关参数的数字化技术应用方案。并在适合的机遇下，利用无人机航拍的方法，优化地形地图摄影的清晰度，并以比例尺的方式设计电子地形地图。当遇到特殊地质条件时，如在测量河流、湖泊与水电站等地形区域的数字化地理信息时，可以通过航空摄影测量法，进行地形测量技术的简化应用。该技术能够直接利用航拍的测量数据展开运算测量，进而获得有效的数字化地形测量结果。

与此同时，为了能够更好地提升电子地图绘制技术水平，地形测量相关人员还需要从无人机测量技术的具体工作原理出发，系统运用地形绘制技术，优化对地形测量信息数据的整合与应用效果，在最大限度上以数字化的设计思路，实现无人机测量技术的高效应用。并结合无人机所拍摄的地形测量图片，制定出合理的数字化地形测量结果。

4 结语

综上所述，依托无人机摄影测量技术，能够较好地提高数字化地形测绘测量工作的效率，使其发挥更加有效的数字测绘作用。无人机相关的测绘技术的广泛应用将更好地推动我国城市化国土资源建设行业的快速发展。另外，无人机的应用范畴伴随地形测量技术的发展获得了不断扩大的机遇，在给我国地形测量相关工作带来越来越多方便的同时，也为自身的无人机测量技术发展提供了更多的理论数据支持与实践发展空间。