無人機航空攝影測量在帶狀地形圖測量中的應用

馮華峰

【摘 要】無人機航空攝影測量融合了RTK等技術，它由于成本低、外業測量工作量小、結果精度高及成圖速度快，近年來在測量中廣為應用。論文通過結合具體的工程案例，說明了無人機航空攝影測量系統的運用機制，并分析了無人機航空攝影測量技術在該地形測繪工程案例中的應用方法。

【Abstract】UAV aerial photogrammetry integrates RTK and other technologies. It has been widely used in surveying in recent years due to its low cost， small workload in field surveying， high accuracy of results and fast mapping speed. In this paper， the application mechanism of UAV aerial photogrammetry system is explained by combining with specific engineering cases， and the application method of UAV aerial photogrammetry technology in this topographic mapping engineering case is analyzed.

【關鍵詞】無人機;航空攝影測量;地形測繪

【Keywords】UAV; aerial photogrammetry; topographic mapping

【中圖分類號】P231;P217 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2019）06-0174-02

1 引言

受到科學技術不斷發展的影響，我國的航空攝影測量技術獲得了長足進步。不過鑒于航空攝影測量工作開展通常對審批的專業性要求很高，并且易于被外界不同因素干擾，總體的經濟成本也過高，由此導致其在地形圖測量當中的應用率較低。在無人機技術誕生之后，其憑借簡單、靈活的操控性且性價比較高的優勢，引起很大的關注，有利于提高地形圖測繪的效率。

2 無人機航空攝影測量系統技術的運用機制

對于無人機航空攝影測量系統而言，屬于一項全新的技術類型，其中融合了高空攝影、遙控遙測以及視頻影像處理等眾多不同的技術。而在該系統中主要涵蓋了無人機、數據處理系統及地面管控站等。

3 地形測繪工程實例

2019年6月，重慶金地土地房屋測量有限公司主要負責對南道高速公路1：1000的地形圖進行測繪管理，此測定區域以山地與丘陵為主，相應的平均海拔是800m，最低是600m，最高是1000m，測區的實際面積為3.2km2。由于此測定區域擁有非常復雜的地理環境，地形十分陡，假如運用以往常見的測繪方式，會浪費很多不必要的人力與時間，耽誤工期。鑒于所測量位置的視野較寬，因此，可以運用無人機航空攝影測量的方式，其中應用到相應的平面坐標系統和高程系統，并根據相關規定進行使用。

4 地形測繪當中無人機航空攝影測量技術的具體運用方法

4.1 無人機航空攝影測量的相關說明

通過結合測量區域的面積、空中以及天氣等狀況，該工程運用了華測P700E型號的無人機設備，憑借較長的續航時間和極高的精度優勢，使其得以有效運用。同時，使用了Sony RX1 4000萬的像素相機，相應鏡頭的焦距是30mm，并借助有關航線設計軟件完成了具體飛行規劃方案的編制。此次無人機航空攝影測量的高度大概為600m，需要飛行4個航線，總共花費大概3個小時，最終得到184張航空影像。通過對攝像進行檢驗，發現不存在云影遮擋的情況，整體的色彩十分勻稱，達到了地形測繪相關規定。

4.2 科學設置有關像控點

設置有關像控點的基本作業流程包括：影像資料準備、區域網劃分、控制點目標選取、控制點野外施測、成果整理等。平高控制點設置在2條及以上航線旁向重疊中線附近。在影像拍攝之前進行實地選點布設控制標志和航拍后在明顯地物點刺點的方法，刺點目標應選在影像清晰、能準確刺點的目標點上，比如圍墻、房角轉角處，道路、水渠交叉處，高程控制點的刺點目標應選在高程變化不大的地方。控制點的施測：測量控制點的平面坐標、控制點的高程，采用重慶CORS 網絡RTK聯測，能滿足本工程對地形測繪的精度要求。

4.3 空中三角測量

空中三角測量是利用航空攝影影像與所攝目標之間的空間幾何關系，根據少量像控點，計算待求點的平面位置、高程和影像外方位元素的測量方法[1]。空中三角測量一般采用解析法，最常用的建網方法是航帶法、獨立模型法和光束法。而無人機空中三角測量實現了POS與航攝儀設備的結合，并借助GPS定位的方式，進而得到航攝儀設備的具體位置參數、無人機姿勢態參數等。通過對有關DGPS 和IMU數據信息加以科學處理，能夠得到相應影像的六個外方位元素。

實際上，開展航空攝影測量工作的過程中，依靠無人機和自動化測定系統連接的方式，并借助計算機技術，完成相關影像信息的準確分析與計算處理。對于整個航空攝影的環節，不必進行任何人為操控。不過運用三角測定方式明確具體的目標位置的影像過程中，要求有關測量工作者選用合適的測定連接點，便于以后測定工作的開展。同時，針對選取后的連接點和像控點予以科學調試處理，進而實施空中三角測定。對于此環節，則運用相關Pix4D mapper航測數據處理管控系統完成測定。此系統擁有自動化、高效處理以及較高的精度等眾多優勢，借助相關光束法位置網平差軟件，實現準確定位與計算相應的原始影像，獲得有關參數[2]。具體的運用過程中，應該重視內定向、相對定向、加密點和轉點選用、建立相應的區域網、加密點的科學整理等不同的環節，進而得到空中三角測定的準確結果。

4.4 航空影像相關數據的科學收集與野外調繪說明

進行相關測繪數據信息的采集過程中，主要運用了數字攝影測量系統，依靠對空三加密成果的運用，進而得到空中三角測定的最終結果，同時科學構建相關數字產品與恢復立體模型，進行全要素科學采集的同時，完成對DOM數字正射影像圖、DLG數字線劃圖的準確繪制。通過科學分析與判定相應的攝影影像，能夠明確影像代表地面物體的相應特點、屬性情況。影像判讀是根據地物的光譜特性、成像規律、影像特征來識別地物，判斷出類別及屬性。采用綜合判讀調繪法，先室內判讀，后野外檢核調查和定性，最后室內清繪整飾的方法。野外調繪內容主要涵蓋相關居民區域、水系、有關設施、道路以及其他基礎設施、獨立地物、境界、地理名稱和注記等。野外調繪要注意新增地物，必須在調繪時補測，本次測量采用重慶CORS 網絡RTK實測[3]。

4.5 野外實測成果質量檢查和驗收

利用野外實測數據成果與航空攝影影像所構地形圖數據資料進行質量檢查，應該根據相關比重的規定，并有效利用通過采集得到的相應數字正射影像圖、數字線劃圖等信息資料，對其進行打印。利用外業調繪檢查的方式，對民眾的居住地種類合理與否進行檢查，并加以選擇，相關主、次干道和支線清晰與否、居民地的輪廓特點明顯與否、有關要素的屬性完整與否、相應標記科學與否等情況加以細致檢查[4]。

同時應該科學測量所采集到的有關地貌與地物等情況，并加以準確標記處理，對房屋屋檐的寬度加以糾正，以高程點的相關補測數據為依據，完成細致檢查的任務，然后運用有關南方CASS9.0軟件進行科學編輯處理，形成相應的整飾圖。而針對相關數字線劃圖質量精度的檢驗過程中，則運用CORS網絡RTK 野外測定的方式，對于各個地貌點進行測定，并在圖中選擇50個顯著的地物點，涵蓋了相關的道路交叉點、圍墻角以及房角等。此外，科學對比與分析數字線劃圖的相應坐標與重慶CORS網絡RTK測定的坐標數據，并加以整合，平面精度中誤差為 0.29 m， 高程精度的中誤差為 0.23 m ， 按照我國CH/T 1020-2010 《1：500 1：1000 1：2000 地形圖質量檢檢技術規程》實施要求[5]，1∶1000 數字線劃圖（ DLG） 地形圖中地物點在丘陵的平面位置中誤差為 0.6 m，地形圖上丘陵地物點高程中誤差為 0.5m 。 所以航空攝影所得數字線劃圖（ DLG） 成果經綜合評定，結果為“合格”。

5 結語

綜上所述，對于地形圖測繪而言，通過運用無人機航空攝影測量技術，能夠達到高效、準確獲得高分辨率數字正射影像與傾斜影像的效果，同時借助相關圖像處理軟件，完成對三維數字模型、正射影像圖的繪制，提高地形圖的精度，其重要性不容忽視，擁有很大的發展空間。

【參考文獻】

【1】CH/Z 3001-2010 無人機航攝安全作業基本要求[S].

【2】GB/T23236-2009 數字攝影測量空中三角測量規范[S].

【3】GB /T 7930—2008. 1∶ 500 1∶ 1000 1∶ 2000 地形圖航空攝影測量內業規范[S].

【4】張祖勛， 張劍清. 廣義點攝影測量及其應用[J]. 武漢大學學報（信息科學版）， 2005， 30（1）：1-5.

【5】GB/T24356-2009 測繪成果質量檢查與驗收[S].