無人機在大比例尺測圖中的應用研究

劉海生 艾鵬

無人機目前在很多領域都有應用，比如環境生態、數字農業、城鎮規劃、交通、國土資源、房地產開發、水利以及防災減災、電力、災后重建和處理應急事件等各個領域，這都與其受天氣的影響小、成本低、實時傳輸影像、不搶占常規空域、機動靈活、高危或惡劣環境下監測、按需作業等特點有關。而且現在將無人機運用在大比例尺測圖中，其精度已被測繪工程技術人員認可，在今后區域的大比例尺測圖中將會有更大的運用和發展。

一、無人機

（一）無人機的概念

無人機在20世紀70年代產生，在產生的初期一直在軍事活動中使用，后來因為該技術具有很大的優勢，才慢慢被應用延伸到科研、民用領域。無人機的低空攝影測量系統運用在測繪領域，與無人機和航空的攝影測量技術的結合有關，而且目前還引入了非量測的數碼相機，為航空攝影領域的發展指明了一個新方向。無人機的攝影測量系統最主要是用來獲取空間數據，并提高其數據的高分辨率，因而在系統中會運用3S的集成技術，快速進行對地面的觀測和空間數據的處理。無人機運用的主要攝影測量技術就是面陣CCD數字相機的傳感器，這樣可以保證在大比例尺地形圖中獲取的影像的精度，并結合相機幾何成像的模型，進行檢校工作，對相機的具體參數情況進行了解，在這樣的情況下再進行像元畸變量的測定。

（二）航線規劃

設計用圖的比例尺和航攝比例尺的選用一般都要一致，以此來保證導航、航線敷設的準確性。在航攝作業時，航攝的飛行路線必須是直線，在把所測區域進行劃分后，就要在不同的測段劃分航帶，但這些工作的進行都要保證對這一區域中的高壓電線和其他航空器不會產生影響。航線的設置一般都是進行東西向的直線飛行，只有在特殊情況下才可以根據實際需要，設置其他的飛行航線。按常規方法進行航線敷設時，航線一般是和圖廓線平行，結合大比例尺測圖的特殊性，根據測圖的需要，在M像/M圖=3-3.5倍時，航線的敷設要根據圖幅的中心線進行。如果航線在攝區的邊緣，就要在外緣的圖廓線外進行敷設。以下是利用無人機得到的某村莊土地航拍圖：

二、無人機在大比例尺測圖中的飛行質量控制

與傳統的航空攝影不同，無人機因其飛行平臺的特性，使得其航攝的影像和傳統的航攝影像間存在一定的差異。目前無人機航攝系統的主要特點是其搭載的數碼相機是非量測的，在無人機在平臺飛行的姿態不穩定，影像的像幅小，重疊度大，而且基高比小等等。無人機進行航測時，首先要確定其航測區域，在現場勘查后，就進行航線的規劃，設定任務載荷。接下來是飛行執行任務，對效果、像片的控制測量進行確驗，然后就可以對其數據和成果質量進行檢查驗收。

三、無人機在大比例尺測圖中的應用

（一）像控點測量

運用RTK和全站儀等常規儀器測繪的方法就是使用像控點坐標的方式。測量像控點運用雙頻GPS接收機，控制點是GPS控制點已知的。測量完所有的像控點后再收參考站，保障像控點測量成果的可靠性。進行點位的拍照和其信息的制作，處理后的像控點數據，要使用Compass靜態處理專業版軟件，得到實際的數控信息。

（二）空中三角測量

在進行外控點測量時，對6個像控點測區的四周進行測量后平差，其他的像控點可以運用預測功能找到大概的位置進行快速的量測。通過外業工序對實測高程點的空三加密精度及其整體精度進行檢測。測量結束后最后就是進行平差解算，先放大物方標準方差權消除粗差，再提高物方權重，完全探測出粗差，最后強制平差的權值。

（三）航攝影像成圖精度分析

進行攝區外業檢查點坐標數據的獲取一般都是使用GPS快速靜態方式。在具體使用中，可以結合具體情況抽查幾幅圖，確定具體的檢査點。對比外業檢查點的圖上坐標和實測坐標，計算其高程差值和坐標，結合點位中的誤差公式將檢查點的平面誤差計算出來，根據點位誤差計算進行點位誤差分布圖的繪制。從點位誤差分布圖中可以發現大多數的點位誤差在0—0.8 米間，滿足大比例尺地形圖的要求就是實現其平面精度，最后在CASS中進行其地形圖的套合比較。

作為在近幾年來國內迅速發展起來的數字化應用技術，無人機在大比例尺測繪領域中的應用已經成為測繪工程技術人員關心的一個重要問題。通過目前大量的實踐，無人機應用過程中精度得到了廣大測繪工程技術人員的一致認可，證明其完全可以運用在大比例尺測圖中。通過無人機技術的運用，推動了大比例尺測圖的發展和技術革新。

（作者單位：華北地質勘查局五一四地質大隊）