探討測繪無人機在大比例尺成圖中的實踐應用

唐浩

（貴州省地質礦產勘查開發局101地質大隊 貴州凱里 556000）

探討測繪無人機在大比例尺成圖中的實踐應用

唐浩

（貴州省地質礦產勘查開發局101地質大隊 貴州凱里 556000）

測繪無人機是利用無人機對任務目標進行航空遙感攝影，最終得到測繪影像。根據目前測繪無人機的特點以及大比例尺成圖的要求，研究測繪無人機在測繪過程中的姿態控制、GPS定位、標線確定和影像匹配等具體的內容。希望測繪無人機可以滿足在大比例尺成圖中的應用。

測繪無人機；大比例尺；航測成圖；影像匹配

隨著城市建設的迅速發展，大比例尺地圖在城市規劃、城市建設中起到了非常重要的作用，但是利用傳統測繪技術進行大比例尺成圖往往會受到很多限制，測繪成本也非常大，測繪得出的大比例尺地圖不能滿足城市快速發展的需求。利用測繪無人機進行大比例尺成圖可以使得出的影像更加精確，測繪無人機的重量較輕，機動性比較強，可以在低空領域實現航拍。因為測繪無人機上搭載的影像系統并不專業，導致測繪影像可能會存在精度上的差異，所以需要對測繪無人機在大比例尺成圖中的應用進行分析，有效提高測繪無人機在大比例尺成圖中的測繪效率。

1 應用測繪無人機進行大比例尺成圖的項目背景

某地對該地區的水庫區域進行風景區規劃，需要對水庫規劃范圍內進行大比例尺測繪成圖，該水庫范圍內的測繪最高點為1500m，最低點為800m，測區的東西長度達到7km以上，南北長度為5km，測繪區域因為交通不是特別便利，所以不能有效的布置測繪控制點，不能使用常規方法進行大比例尺成圖。利用測繪無人機對景區范圍進行測繪，可以有效反映出測區內植被、水系以及各類資源的分布位置，是大比例尺成圖更加精準。

2 測繪無人機繪制大比例尺地形圖的流程

2.1 航空攝影

使用無人機搭載相機對整個測區進行拍攝，拍攝完成后對影像進行觀察，如果拍攝完成的影像不能對測區進行完整的覆蓋，需要對遺漏區域進行補測。因為測繪的范圍比較小，所以不需要考慮地球曲線變化率的誤差。在已經得知測量范圍的情況下，可以對測繪無人機的航線進行設計，規劃具體的測繪分區，以便提高無人機的拍攝效率。航線設計是測繪無人機繪制大比例尺地形圖的關鍵步驟，航線設計要結合測繪區域的地形特點以及無人機的飛行參數，然后將各類數據導入到軟件系統中，對坐標點、航線數量、影像拍攝數量進行規劃，保證航攝后的影像重疊度以及分辨率全部滿足大比例尺成圖要求。

2.2 控制點布設以及內業測圖

控制點的布設需要對整個測控區域進行規劃，因為無人機的重量比較輕，飛行過程中受到各類因素的影響，導致測繪影像的精度不高，對控制點進行有序布設可以提高無人機的測繪精度。在布設控制點時可以利用實時動態定位技術，根據地面已知控制點，來設置無人機航行地帶，使無人機的測繪線路更加精準。在布設控制點時，在面積較大的無特征區域要盡量增加控制點數量，而且保證控制點位置均勻。控制點的位置一般和航線的中線重疊，如果重疊難度比較大，可以直接布設在航道內。

無人機航攝完成后，內業部門對測量影像上的關鍵數據進行采集，如果發現航攝影像中存在模糊地物，需要對模糊地物進行標記，以便外業能夠對其進行補充測量。

2.3 大比例尺地形圖的繪制

在得到具體的航測資料后，外業部門對影響中模糊位置進行補測，補測完成后對影像中重要的地物進行距離和尺寸的標注。外側部門需要增加影像地物時，可以利用全站儀配合測繪草圖對整個地形圖進行編輯。外業部門在對影像草圖進行調整繪制時，要對影像中的錯誤地物進行糾正，并對遺漏的地物進行實時補充，并對航攝的平面精度和高程精度進行檢測。

在大比例尺最終成圖環節，將補測資料、遺漏地物、調繪補充全部整合到一起，利用軟件對相關的圖形進行編輯，并對航攝影像進行修整拼接，最終得出完整的大比例尺地形圖，如圖1所示。

圖1 測繪無人機繪制大比例尺地形圖的流程圖

3 應用測繪無人機繪制大比例尺地形圖的關鍵技術

3.1 畸形影像的糾正

因為無人機在測繪過程中搭載的影像設備并非專業的測繪設備，航攝影像因為鏡頭以及棱鏡關系會出現畸形影像的問題，畸形影像會對成圖的空三精度造成比較大的影響，必須要對畸形影像進行糾正才能進行后期的成圖處理。在航測之前要設置地物在影像中的橫縱坐標，如果航測完成后，影像中顯示的地物坐標出現了差異則代表影像出現畸形。畸形影像的糾正需要計算出畸變大小，也要對畸變點在影像中的坐標進行計算，設置影像為橫向像幅，整個影像的中心位置為坐標計算的原點，f為航測相機的拍攝距離，x0、y0為主要畸變點，K和P分別為影響的徑向和偏心畸變系數。得出具體的畸變糾正模型：

無人機測繪過程中要時刻注意影像畸變問題，并及時對畸變影像進行糾正。

3.2 影像數據的處理

無人機測繪因為航攝的重疊率比較高，所以得到的影像數據量也比較大，這種現象使影響數據的處理工作量變大。利用自動空三軟件可以對所有的影像數據進行平差處理，可以對影像數據進行自動分塊，使影像鑲嵌的過程更加順利。由于航攝影像數據的分辨率比較大，所以要降低影響輸出的大小，避免影響后續的鑲嵌性能，一般情況下航攝不可以輸出4G以上的影像。為了避免航攝影像數據出現空洞問題，需要利用大影像處理軟件對影像數據進行處理。

3.3 影像鑲嵌技術

因為無人機航攝使用的相機非測量專業設備，所以航攝影像的邊緣位置投影誤差比較大，需要對所有的航攝影像進行鑲嵌處理，從鑲嵌完成的影像中提取大比例尺成圖的相關數據，保證在大比例尺成圖過程中不會出現接縫拼接誤差。在對影像進行鑲嵌時，盡量采集地物特征明顯的線路來進行鑲嵌接邊，例如道路、河流等等；盡量避免對大型建筑物的航攝影像進行鑲嵌，并不要利用邊緣影像進行鑲嵌；在影像鑲嵌過程中，不要對面積較大并且沒有標志性地物的影像進行鑲嵌；在鑲嵌過程中盡量沿著道路邊沿進行鑲嵌，使鑲嵌完成的影像可以拼接成完整的地形圖。由于無人機測繪的過程中，拍攝影響會受到外界因素的影響，使影像出現色彩和亮度的差異問題，所以在影像鑲嵌完成后，對影像進行整體調色，并對鑲嵌接邊位置進行羽化，保證影像的整體質量。

4 測繪無人機在大比例尺成圖中應用的發展趨勢

利用測繪無人機進行大比例尺成圖，可以使植被茂密、山體陡峭、交通不便和云層較低的區域大比例尺成圖更加方便，而且利用無人機進行大比例尺成圖也提高了測繪部門的應急保障能力。利用測繪無人機進行大比例尺成圖可以提高測繪結果的實時性和通用性，也為后期相關三維模型的制作提供了良好的數據基礎。目前我國測繪無人機大多是利用普通相機進行航攝，受到外界因素的影響比較大。可以對測繪無人機的航攝設備進行優化和改進，提高測繪質量，還要加強測繪無人機的航攝范圍以及監控距離，對航測路線進行優化，保證測繪無人機可以在航道內實現更加精準的航攝，使大比例尺成圖質量更高。

5 結論

通過探討測繪無人機在大比例尺成圖中的實踐應用，分析了測繪無人機繪制大比例尺地形圖的流程，研究應用測繪無人機進行大比例尺成圖的關鍵技術，并對測繪無人機在大比例尺成圖中的應用進行了展望。希望可以有效提高測繪無人機的測繪質量，使測繪無人機繪制的大比例尺地形圖更加精準。

[1]王建雄.無人飛艇低空攝影測量關鍵技術研究及大比例尺地形成圖實踐[D].長安大學，2011.

[2]劉玉潔，崔鐵軍，郭繼發，劉朋飛.無人機航攝大比例尺測圖的關鍵技術分析[J].天津師范大學學報（自然科學版），2014，02：37～40+48.

[3]羅先權，羅甫.無人機航攝系統在大比例尺成圖中的應用[J].地理空間信息，2013，03：23～25+5.

P231

A

1004-7344（2016）03-0147-02

2016-1-6

唐浩（1987-），男，苗族，貴州天柱人，測繪助理工程師，大學本科，從事航空攝影測量工作。