無人機攝影測量技術在數字化地形測量的應用探究

摘 要：無人機為新式飛行設備，在農業植保、防火防災、地圖測繪、環境檢測等方面均有使用，并取得了顯著的成效。無人機主要是通過輕型光學相機、高分辨率的數碼相機、紅外掃描儀等機載遙感設備獲取相應信息并將信息傳輸給計算機進行圖像處理，最后按照要求嚴格成像。本文主要對技術進行研究分析，并在此基礎上探討了無人機攝影測量技術在數字化地形測量的應用方法。

關鍵詞：無人機；攝影測量技術；數字化；地形測量

1、無人機攝影測量系統

無人機攝影測量系統的主要組成部分為無人機、監控系統和機載系統等硬件部分以及飛行控制、航線設計、監控系統、航空攝影檢查和數據預處理等軟件系統，其中軟件系統不僅具備航攝覆蓋檢查、快速設計航線和數據實時傳輸等功能，同時能夠有效解決程控穩定和程控平行飛行的難題，無人駕駛飛行器為無人機攝影測量系統的飛行平臺，記載傳感器為分辨率較高的遙感設備，而將低空高分辨率遙感數據作為應用目標，從而快速準確的獲取地形數據并處理成像。無人機拍攝實效更高，從當前已有的技術來看，無人機的測量步驟主要如下：首先獲取野外區段內的拍攝點，之后測得精準數據，設定內業特有的加密，并對流程內的數字測圖進行測量，其中內業加密為測量的關鍵點，其能夠輸出精準坐標，并對角元素匹配的元件進行辨識。

加密流程被用作多重的特征點、DEM 特有的數值、測定的地形坐標，無人機測量能夠獲得更加精準的地物點，平面間距與預設規程相吻合，起初測量中多通過模擬測量的方法，最近無人機測量興起后，航空攝影的優勢得以凸顯名其步驟更加便捷，同時優點更加靈活獨特。

2、無人機攝影測量優勢

地形測量能夠依照航空攝影獨特的流程進行，同時增加了全方位架構下的航測實效，具體而言，無人機地形測量的優勢主要表現在以下幾點。

2.1可辨識性優良

隨著科學技術的不斷進步，無人機的系統不斷升級，并且增加了新的功能，無人機增設的內在構架遙感體系，用作常態的遙感操控。微機操控依循的技術也不斷改進，因此通過無人機來測量地形安全性更高。無人機測量能夠借助低空飛行，實現豎向拍攝，同時多角度的對地形紋路進行辨識，對于周邊遮擋造成的地形影響這一難題有效避免，使測量結果更加準確[1]。

2.2測量靈活性更強

無人機測量地形與載人飛機比較更加靈活，無需專門負責起降的專門場合，同時可以常規進行運轉，升空時段有效縮短，因此運轉過程中的成本消耗也明顯降低。與載人飛機比較，無人機只需要通過軟件系統對航行路線進行預定，之后就可以自行起飛，按照預設定路線進行測量，更加節省人力資源，同時飛機維持穩定，能夠在主動獲取拍攝的最佳視角和精度。在完成常態采集后，無人機能夠在最短時間內對地面精準航點進行辨識，有效規避了降落后的數值輸入，靈活性更加明顯。如無人機平臺可承載內在油量為5kg，可持續飛行1600km，在飛行狀態下，無人機可以至少停頓15h。無人機能夠調控到1000m預設的精準高度，在每次航攝時，可拍攝出不下100個地形點，同時航攝涵蓋了20%延展的攝影基帶，分辨率設定為0.1m，分辨更加精準。

2.3資金消耗明顯降低

無人機的飛行平臺為新架構的平臺，與常見直升機比較，平臺建設僅為其資金的五分之一，而無人機統計出來的數據與實際測量數據的偏差在1%以內，因此實測精度明顯提高。如某型號無人機擬定35mm精準焦距，采用佳能特有型號來獲取實地照片，線路起始設置為東經105o，北緯25o，終止于東經106o，北緯26o，測定最低海拔為1150m。

與載人飛機比較，無人機還有以下優勢：管控流程更加簡單，執照的考取與載人飛機比較更加的簡單，無需通過繁瑣的流程進行，上崗必備的前期準備明顯縮短。而無人機的機身多位復合特性、質地輕盈的纖維材料，因此平日修護保養更加方便。另外，無人機配有常態處理必備的若干影像設備，不同配件的兼容性良好，而在數值處理方面，規避了配置較高的硬件設備，制作成本明顯減少。

3、無人機航空攝影測量測圖

3.1方法

主要有三種：綜合法，這一方法主要在地勢平坦的大比例尺測圖中使用，是結合了平板儀和攝影測量的一種方法，通過平板儀能夠對地面等高線和點高程進行測量，可依據糾正過的航攝影片來明確地面點的平面位置。全能法：主要用于山地的測量，通過立體測土儀內立體成像，從而構成微小型地面幾何模型，通過微小型地面幾何立體模型來對地面點的高程、平面位置和等高線進行測量，進而獲得具體的地形圖。分工法：這一方法是丘陵測量常用的方法，其測量測圖原則為高程分求原則，具體測量與全能法一樣，而地面平面位置的測量方法則與綜合法。

3.2空中三角測量

為了能夠對標記點和定向點進行糾正，同時提供工作時使用的儀器元素數據，必須在進行空中三角測量之前獲得圖例表、航空攝影質量見證書、野外操作控制圖、滌綸片、各類觀測核算筆記和工序設計書。

3.3內業數字化測圖的制作

數字化地形測圖的主要步驟：首先為航空攝影測量空三加密作業，主要職責為像片調繪、像片控制點聯測和綜合法測圖。其次為內業密測圖控制點，將像片上的控制點作為基礎，采用空中三角測量辦法，獲得測圖的平面坐標、控制點和高程。接著為外業負責對照、補調以及補測測圖。在測繪結束后，儀器對地貌地物進行測繪時，應該與描圖進行接邊，對測完每幅圖后，應該進行檢查，在檢查完畢后將其從儀器上取下來。

4、無人機航攝效率影響因素

對無人機航空攝影效率的影響因素主要表現在四個方面，分別為無人機續航時間、攝影區域面積、相機像幅大小和攝影區域面積。無人機航攝公式為N=Int （ PArea/FArea）+1 ，其中攝影飛行架次數用N表示，攝影區域面積用PArea表示，單架此航空攝影面積用FArea表示。通過公式可知，攝影區域面積大大小與航空攝影架次成正比關系，而單架航空攝影面積則與航空攝影 架次之間為反比，因此要保證航攝區域任務能夠順利完成的基礎上同時有效提高航攝效率，首先要提高單架航空攝影面積，從而保證單架次的航空攝影能在每張有效像片上分攤，使像片有效面積與單架次像片減去單次重疊之后的面積相等。提高無人機航空攝影效率的方法主要有兩種：首先可采用短焦距數碼相機和較高行高，并盡量選擇大容量相機電池，其次可加大無人機載油量，減少單位時間耗油量和航攝像片的重疊度。

5、結束語

無人機攝影測量技術是在地形測繪中具有顯著優勢，可以清晰的對地形圖進行描畫，具有可辨識性優良、安全性高，與載人機比較更為靈活，成本更低應用范圍更廣，所以提高無人機測量技術的水準，更好的為國民經濟建設服務。

參考文獻：

[1]支衛斌.無人機航空攝影測量在地形測繪中的應用[J].江西建材，2015（08）：224-225.

[2]文道平，吳杰.無人機低空攝影測量在云南高原山區風電場地形測量中的應用[J].科技創新與應用，2015（04）：32-33.

[3]史華林.無人機航測系統在公路帶狀地形測量中的應用[J].測繪通報，2014（06）：60-62.