无人机航空摄影测量在地形图测绘中的应用

赵新峰

（烟台市地理信息中心，山东 烟台 264003）

在传统的地形图测绘工作中，因为地形条件的影响、技术的落后，导致在测绘中会耗费大量的人力、物力、财力等，且测绘效率低下，无法满足实际需求，但是在无人机航空摄影测量技术的发展下，其因为成本低、成效显著、操作简单、适应性强，有效被应用到了地形图测绘工作中，可以有效解决传统测绘技术的弊端问题。在具体应用无人机航空摄影测量技术时，需要明确其技术原理和规范要求，根据具体情况科学选择不同的无人机型号，确保其在作业中可以安全运行，此外，在具体测量前也需要人们科学设计航线，确保无人机可以安全飞行，顺利完成测绘任务。

1 无人机航空摄影测量概述和特点

1.1 概述

无人机航空摄影测量是指在测量人员通过操作无人机设备进行高空拍摄，以此获取地面信息资源的一种测量技术，当前该技术已经被广泛应用到了不同的领域中，在具体应用该技术时，测量人员需要根据不同的地形科学选择无人机。且在开始测量前，也需要做好相关准备工作，科学规划飞行航线，确保方向明确，线路简洁，确保无人机运行安全，还需要科学布设像控点，根据像控点的分布情况及时处理航拍过程中的影像图。该技术的出现可以有效解决传统无人机航空摄影测量技术下的弊端问题，可以拓宽应用范围，为地形图测绘工作的进行提供了新技术手段。无人机航空摄影测量的工作原理为；在传统倾斜摄影测量方法的基础上，在作业范围区搭设无人机，在无人机上安装摄像头，通过垂直方向来拍摄地面物象，获取地面影响图，制作相关DOM 或DSM。此外，人们也可以采用旋翼无人机作为作业平台，在搭载摄像头后需要在不同的方位进行拍摄，后创建三维模型图，以此提高地形图测绘的精准度，有效满足测绘需求。

1.2 特点

无人机航空摄影测量是一种新型地形图测量方法，其不同于传统测量方法，技术优势显著，具体表现在以下几个方面：第一，运行成本低。该技术出现时间较晚，技术发展成熟，操作简单，维修简单，在运行的过程中主要通过计算机进行遥感控制，可以有效降低人力、财力成本；第二，操作灵活、机动性强。无人机体积小，重量轻，环境适应性强，可以应用于不同地形地势的测量中，此外，无人机升空和降落受条件限制小，方便携带，可以有效提高工作效率和质量，满足测控需求。第三，无人机拍摄准确度高，可以快速、准确、完整的获取相关信息，且无人机飞行高度低，可以搭载高像素的摄像头，获取的影像图清晰、比例大小适中，可以为后期数据信息分析提供便利。

2 无人机航空摄影测量在地形图测绘中的具体应用

2.1 空中三角测量技术的应用

在具体应用该技术时，先需要在地形测绘目标范围内选择一个关键点作为像控点，对于该像控点需要不间断的挑战，确保其可以根据参数、规范要求等在特定范围内统一坐标，在具体使用该技术时，可以对需要测量的物体进行立体拍摄。后根据具体的野外像控点，在一定范围内对设置的关键点进行加密，最终得出加密点的高程和平面位置，该测量方法操作简单，在具体的测量中可以结合高像素遥感图影像数据进行一体化监测，形成较为的测绘图系统。总之，该技术可以准确获取无人机航空拍摄数据的特点，确保数据信息处理更加高效、准确，技术可以根据具体情况自动校正偏差。最终准确获得无主点偏移、及畸变的航拍影像，自动建立测区高程文件，明确确定偏移量，并自动相对定向，转向控制点。

2.2 DOM 工艺的应用

无人机航空摄影测量技术下可以采用DOM 工艺创建文档对象模型，DOM 工艺是一种可以将HTML 和XML 文档的编程接口进行连接的编程接口，在具体测量目标物时，操作人员需要采用DOM 工艺对无人机航空拍摄完成后的影像数据信息进行采集。后需要进行定向操作，具体的操作包括相对定向和绝对定向、内定向几种，在定向结束后需要对处理过程进行检查，及时发现问题，以此创建DOM 成果图。将该工艺应用在地形图测绘作业中，可以得出影像控制测量相片，将其和资料进行整合，将测量结果应用到空中三角测量中，以此明确地面三角点的关键信息，最终把握测量区域的具体情况，在此过程中，人们需要明确控制点的具体位置。

2.3 数字线绘图中的应用

数字线划图在数字测图中应用较为频繁，是可以具体、形象的显示地图图像，可以及时、有效地获取地图信息，并通过自身的扩大、漫游、查询、检查、测量等功能更加全面、完整的彰显地图信息。将该技术和无人机航空摄影测量进行融合，可以促使无人机进行全方位、多角度的拍摄和捕捉护面，在数据信息的整合下，有效满足不同空间领域内的测试需求，最终从地理信息内容、分割角度、直观投影、地理坐标等功能中踢出去和地形图比例大小一致的信息图。且在放大和缩小的过程中都对地形图内容没有较大的影响，进一步提升无人机航空摄影测量的功能。

2.4 相片自动控制和改造

相片自动控制和改造技术也可以应用在地形图勘察中，在具体进行航拍前，需要先对地形进行规划，通过规划图明确固定点位置，以此作为相片控制点，在航拍测量前，可以通过操作无人机获取捕捉画面，将画面转化成为影像图，后结合全球定位系统，确保两者充分融合，便于后期转化利用。在具体使用该技术前，先需要科学选择控制点，通过相片定点确保测量结果的准确性。

3 无人机航空摄影测量技术的优缺点

无人机航空摄影测量技术和传统的地形图测量技术有很大的不同，其优势显著，但是，也存在一定的不足，具体如下所示：第一，无人机航空摄影容易受到环境的影响，因为无人机体积小，质量轻，在大风或者大雨、大雾天气下会影响无人机的飞行，对拍摄图的质量也会产生影响。第二，因为无人机体积小，只能进行低空飞行，如果需要升高高度，其蓄电池电量无法满足工作需求，有一定的高度限制，此外，因为搭载的摄像头照射捕捉范围小，无法扩大角度进行大范围的拍摄。第三，无人机承重力小，对承重物件有一定的限制，且无人机本身搭载的摄像头不是最新的测绘相机，无法保证拍摄结果的精准性和清晰度。

4 无人机航空摄影测量步骤

4.1 作业准备

在具体操作无人机进行航空摄影测量前需要做好以下相关准备工作：资料收集、设备准备、相机检测等，具体如下所示：第一，对测量区域内的地形地势情况进行分析，收集相关资料，比如，基础地形图、卫星影像资料、控制图，了解测量地区地理位置，气候环境，周围障碍物等；第二，相机检测，人们需要了解相机方位元素，变化参数；第三，做好现场飞行平台中相关设备的效验和审核，日常检查，确保拍摄平台设备状态良好，技术参数符合规范要求；第四，通过现场勘察选择科学的起飞和降落点。

4.2 具体的拍摄

（1）科学设计航线。选择，UX5HP 的飞行器，对于航线设计可以采用Aerial Imaging 软件进行设计，以此满足测图精度要求，提高飞行效率，对于飞行设计相机镜头也需要科学调摄或控制航向重叠度、旁向重叠度、地面分辨率、航高设等。

（2）科学布设相控点，做好测量工作。在具体进行航测前，先需要在地面特定位置处架设基准站，采用利用后处理动态差分技术提高定位解算精度。在具体布设控制点时，需要按照相关规范要求，在测区范围内均匀布设地面控制点，比如，人们可以采取档期卫星定位城市测量综合服务系统来测量像控制点坐标，在具体测量后，可以将地面基准面数据信息转换成为当地坐标系坐标，并根据具体情况科学布置测量控制点。

（3）其他检查。在具体操作无人机前，需要对无人机设备，飞行路线、航飞情况进行检查，对测量区域内的数据信息进行整理和检查，具体如下所示：起飞前检查，为了确保无人机安全、稳定地完成航怕任务，需要在通电后进行功能和性能的测试，并进行一系列安全检查，包括状态检查，线缆连接检查，确保GNSS 天线视野开阔、gBox 正常启动，并对锁定卫星进行检查；相机检查，SD 检查、相机设置检查、设置快门速度、清洁相机镜头和滤镜、相机热插拔线路连接、尼龙扣带固定、相机触发器检查、快门反馈检查等；跟踪器检查，确保跟踪器打开、接收器接收信号检查；升降翼检查，外弦升降翼与内弦升降翼水平检查、升降翼反应检查；发射架检查，发射架装配、安全插销插入发射架、弹力绳力度检查；空速反应检查，确保空速反应正常；飞机定位检查，将飞机装配到发射架上，定位螺旋桨位置，确保飞机位置正确。在完成以上所有的起飞前检查后，需要拆除安全插销，启用无人机系统，等待系统正常启动后，即可发射无人机。

（4）无人机航飞。在无人机起飞后，需要根据具体的航线采集影像数据信息，在此过程中，地面站需要对无人机的飞行状态进行实时监测，技术人员和操作人员需要积极配合，共同对无人机的状态进行调控，对风速、高度、速度进行观测，如果发现异常变动需要即刻解决，确保无人机可以根据规划路线安全的完成信息数据采集任务，并自动返航降落。

（5）数据分析和整理。在拍摄现场需要对地面接受站获取的数据信息进行分析和整理，对拍摄照片的数量、飞行路线进行检查，确保其符合飞行设计参数，检查是否存在漏拍、检查照片的清晰度，检查现场航拍具体情况，通过全面、快速的检查。并根据具体的数据虚拟性计算航向重叠度、旁向重叠度，最终生成检查结果报表，当所有的检查完成后，如果发现有质量问题则需重新补摄飞行，如果没有显著的质量问题，则本次拍摄将顺利完成。

（6）DOM 制作。技术人员可以根据空三加密的成果，通过DEM 数据对影像进行数字微分纠正和影像重采样，以此生成单片的数字正射影像DOM。一般情况下，如果无人机飞行高度较低，则会导致地面高层地物同名点视差较大。根据相机中心投影的成像原理，影像边缘投影如果存在较大的误差，会导致影像图出现接缝和建筑物边缘扭曲的现象，对此，需要对正射影像的镶嵌线进行人工编辑，镶嵌线的选取。在修正后重新起飞时，尽可能避免穿过大型建筑物，选择纹理不丰富的位置，远离影像的边缘，尽量沿道路及地面实体的边缘等。此外，技术人员也需要对不同拍摄角度、位置的照片存在的色差、亮度差进行匀光匀色处理，对镶嵌线周边羽化处理，确保照片镶嵌自然，整体影像亮度、色差一致，以此满足实际拍摄需求。

（7）数据准备，人们需要使用INPHO 空三平差工程文件及无人机原始影像数据，将需要的文件放到同一的文件夹的同级目录下，比如，影像ID、外方位元素文件，加密点文件、像点文件等，并对文件进行检查，确保文件前缀名称一致。后按照立体模型实际情况，相关标准等对全要素进行采集，对于地面可观测到的物质需要遵循“内业定位、外业定性”的原则进行数字化跟踪，有效开展外业调绘修编等工作，最终编制成果图。

5 结语

总之，无人机航空摄影测量技术在一系列研究和应用中得到了较快的发展，将其应用在地形图测绘作业中，可以有效满足测绘需求，解决传统测量技术的不足问题，但是在具体应用时也需要根据具体的情况，相关规范要求和原则科学应用。因为我国地形地势的复杂性，在具体测量中还存在较大的问题，需要不断升级、优化无人机航空摄影测量技术，提高技术水平，以获取更加清晰、准确的地形图，促使测量工作不断发展、测量结果更加精准。