淺述無人機航空攝影測量技術在地形測繪中的應用

李玉標

（中國建材集團工業地質勘查中心湖北總隊，湖北 武漢 430030）

在地形測繪工作中，通過航空攝影技術采集各種地理信息是重要的測量技術。近年來，無人機技術在我國的發展十分迅猛，發展出利用無人機技術開展航空測繪的新型測繪技術。這種技術應用更加靈活便捷，顯著提高了測量效率，也提高了地形測繪工作的安全性，因此，在地形測繪領域具有良好的發展前景。

1 在地形測繪工作中應用無人機進行航空測量的技術優勢分析

1.1 無人機能夠更加及時地獲取地理信息

無人機進行航攝測繪，受天氣因素影像相對較小，能夠對采集的地理信息數據進行實時傳輸，提高了地形測繪的時效性，能夠在保證影像數據精確性的基礎上，對數字圖像進行三維轉化，使數字圖像轉化為可視化程度較高的三維圖像，從而為地形測繪工作提供了更加直觀有效的參考數據。此外，無人機測繪技術還可以與航空測繪以及衛星遙感等測繪技術相互配合，從而全面提高地形測繪的整體精度。

1.2 無人機技術更加靈活機動

無人機航攝測繪主要是利用其內部配備的高精度數字化成像儀，其能夠在垂直或者傾斜狀態下完成攝像任務。此外，應用無人機進行測繪，可以事先設定其飛行航線，并采用自控飛行方式來進行測繪，這樣就是在工況較差的條件下保證數字圖像的精確程度。而且無人機測繪還可以一次性設置多個航測點，這樣無人機在采集重點測繪區域地理信息的同時，也能夠采集其周邊地區的地形信息，使測繪效率得到了明顯的提升。

2 在地形測繪工作中應用無人機開展航空測量的技術分析

2.1 無人機測繪的布設像控點技術

布設像控點是一項比較復雜的無人機航攝測繪技術。其主要包括布設區域網和測量像控點。其中，布設區域網是以平高點技術為基礎，其要求在航線方向上應至少有4條基線的跨度。對偏遠山區等地區進行區域網布設時，基線的數量則應不少于6條，同時還要設置2條以上的旁向跨度基線，以保證測繪的精度。此外，如果測繪區域較為不規則，那么在布設區域網時應對其凹凸拐角處適當增加平高點的設置。第二步是測量像控點。在該技術中，其起算點以及檢測點主要采用的是GPS定位的D級和E級控制點，同時與控制手帳和接收設備向配合，通過網絡與RTK-GPS系統實現連接，從而利用RTK技術來對像控點進行測量工作。

2.2 無人機測繪的空中三角測量技術

無人機航攝測繪技術，一般是通過空三角模式來對像控點進行測量。在空三角測量技術中，選擇空三角加密點以及測量加密的空三角點是其中的重點技術環節。在選擇空三角加密點時，應選擇被測區域中相對突出的位置，同時對標識加密點的距離進行準確控制。如果應用無人機航攝技術來對比例尺為1：1000的地形圖進行測繪時，其空三角加密點應將標識距離控制在1.0 mm以上。如需對河道航線以及山谷等地區進行布設加密點時，要適當增加航測節點間的標準高度差，以防止過大的高度差影響相對定向的穩定性。

完成布設空三角加密點的布設工作后，可以對空三角進行測量。其測量操作包括前期的準備工作、確定內定向、相對定向和絕對定向，以及測量數據的傳輸等。在應用無人機技術進行航測時，還要合理控制其像素精度，一般采用1/3或者2/3像素，在對復雜地形進行測量時，可對像素進行適當的調整。

2.3 無人機測繪的數字化測圖以及繪圖技術

數字化測圖主要通過采集立體數據以及對數字編碼進行編輯等來完成數據測量工作。另外，在對數字地形圖進行數據分析時，目前主要通過CAD系統來完成編制大比例尺地形圖的任務。同時，利用相關編輯軟件可以對線形圖像信息進行轉化，并構建數字化模型，從而為圖像數據的分析提供更加準確的參考依據。數字化圖像通過系統的自動化操作以及人工作業方式來完成定向作業。影像數據在被導入程序中后，系統將通過自動配置來獲得DSM數據，再通過對圖像數據的濾波調整來獲取DEM地形圖像。然后測圖系統就以此為基礎制作正蛇影像，優化調制數字航攝的測量模塊。調制時，主要是以單獨像對范圍為基礎，圍繞像主點來對整體相片進行調制糾正，從而獲得正射影像。

2.4 無人機測繪的外業補測技術

傳統航攝測量技術在測量地形特征較為復雜的地區時，難以對地形結構的死角或其他隱蔽性較高的地理環境進行有效測量，這需測量人員通過外業工作進行補測。而在補測中為了對航攝測量的精確度進行驗證檢查，測量人員主要采用的是選擇一個小范圍的測量結果來與航攝測量的繪圖加以比較分析，從而發現測量誤差，加以改正。也可采取對航攝測量存在困難且隱蔽性較高的地區進行補測，再對測量結果進行比較分析，這樣可以確保及時發現測量誤差并加以修正，以提高測量的精確程度。

3 無人機航空攝影測量技術在地形測繪中的實踐應用

3.1 某地形測繪工程項目概述

某地形測繪項目是對某市的高速公路工程進行測繪，該工程等級為二級，線路全長100 km，公路整體路段地勢較為平坦，呈現平緩順直特點，路基路面結構主要采用瀝青混凝土。在本次地形測繪工作中，為了減少對高速公路正常運行的影響，根據相關的測量技術規定和操作規范，采取帶狀地形圖的方式，其比例尺確定為1：2 000。在實際測量時，采用的是國家坐標和高程定位技術，并設定等高距為3 m，測量中主要使用無人機進行航空測量。

3.2 無人機測繪技術的實踐應用

應用無人機技術對該工程項目進行航空攝影測量時，需進行空三角加密，其測量分析的主要操作過程包括：首先進行數據設定，本次測量將原始數據呈現格式設為jpg格式。然后用無人機所配備的航空攝影儀器設備進行校正，對相機焦距、像元大小、像主點的坐標值以及各種參考數據逐一進行校驗，以保證其準確性。另外對控制點的坐標數據以及航拍攝影的POS數據加以確認，從而保證空三角加密和無人機的航線設定相適應。

在應用無人機技術對該工程項目進行航空攝影測量時，還需校正畸變差。為了解決數字化相片邊緣畸變嚴重的問題，在工作中采用能夠對數字影像進行自動校正的航攝設備，其通過VzLowCor技術能夠自動修正航攝影像的畸變以及主點偏移等問題。

本次測量，實現了相對定向的自動化操作，不僅使相對定向點的分配更加合理，同時，也滿足了本工程測量要求數字化相片中相對定向點的數量達到900個以上的要求。另外，通過應用PAT-B平差軟件來解算區域網平差，能夠提高空三角加密的測量輸出效率，有效地提高了測圖質量，從而實現對控三加密數據歸檔并進行有效存儲的目的。

4 結語

新型無人機測繪技術的應用有效提高了地形測繪的工作效率，為我國的城市規劃、水利交通等基礎設施的建設以及各種工程項目提供參考數據。無人機技術在地形測繪領域中的應用也使我國的測繪行業向實時化、全天候以及全天時方向的發展，并且能創造更大的經濟效益和社會效益，是我國地形測繪技術的主要發展趨勢之一。