無人機傾斜攝影測量技術在測繪大比例尺地形圖中的應用

蔣文杰

（湖南省地質礦產勘查開發局四0九隊，湖南 永州 425000）

大比例尺地形圖測繪是礦山工程中的重點內容，大比例尺地形圖測繪對于精度具有很高的要求。但在以往的大比例尺地形圖測繪相關研究中，主要將側重點集中在測繪效率方面，但忽視了對于測繪精度的要求，導致傳統大比例尺地形圖測繪與實際相比存在較大誤差，無法精準執導后續工作順利開展[1]。因此，有必要針對大比例尺地形圖測繪方法展開優化設計。無人機傾斜攝影測量技術作為一種測量技術，以其高精度的優勢在眾多測量技術中脫穎而出，成為目前測繪領域中的主流應用技術。基于此，本文將無人機傾斜攝影測量技術應用在大比例尺地形圖測繪中，致力于降低大比例尺地形圖測繪中誤差。在此基礎上，并通過設計實例分析的方式，證明設計方法在實際應用中的有效性。

1 無人機傾斜攝影測量技術

無人機傾斜攝影測量技術屬于我國高新領域的研究內容，此項技術的提出，完全顛覆了傳統測量技術中存在的僅可實現對監測點垂直檢測的問題。在使用提出技術進行實際測量工作過程中，可在無人機上搭設多個傳感設備與通信設備，因此，在進行數據時，可實現對同一點數據的多維度測量。而使用此種測量方式，更加有利于提供使用者一個直觀的觀看感受。此項技術不僅可以實現對檢測點的精準定位，同時也可以更具時效性的為使用者還原一個真實的地質信息[2]。在無人機傾斜攝影測量中，可以設定一個航拍中心，以此中心作為無人機傾斜攝影測量的圓心，以此定位數據。而此項技術提供給測量者的精準定位功能，可將地質環境中多種有機物體進行嵌入式定位，從而使獲取的影像、圖片等數據信息內容更加豐富，給予使用者更為優越的使用體驗，實現了對傳統測量技術功能、性能的拓展。

2 基于無人機傾斜攝影測量技術的大比例尺地形圖測繪方法

基于無人機傾斜攝影測量技術的測繪具體流程，如圖1所示。

圖1 無人機傾斜攝影測量技術大比例尺地形圖測繪流程

結合圖1所示，具體設計內容，詳見下文。

2.1 基于無人機傾斜攝影測量技術采集地形圖測繪數據

在大比例尺地形圖測繪中，首先，基于無人機傾斜攝影測量，通過對檢測點的精準定位，在無人機上搭設多個傳感設備與通信設備，通過對同一點數據的多維度測量，采集大比例尺地形圖測繪所需的數據。而后，整理成滿足大比例尺地形圖測繪可使用的數據格式，主要包括圖片、WORD及紙質格式的水文、工程鉆孔數據；地下水位、水質監測井，供水井動態數據；地質地貌圖、綜合水文地質圖、水化學類型、礦化度圖等矢量圖件數據；紙質水文、工程地質剖面圖和剖面平面部署圖數據；PDF或WORD格式成井報告數據。以此，完成基于無人機傾斜攝影測量技術采集地形圖測繪數據。

2.2 處理大比例尺地形圖測繪數據

完成地形圖測繪數據采集后，本文基于無人機傾斜攝影測量技術處理大比例尺地形圖測繪數據。通過無人機傾斜攝影測量的方式，采用靜態控制測量處理大比例尺地形圖測繪數據。假定此過程可通過計算方程式加以表示，設其目標函數為g，可得公式（1）。

公式（1）中，m指的是大比例尺地形圖測繪數據特征點集合；j指的是處理有效信息集合；v指的是圖像清晰度；f指的是圖像完整度；P指的是大比例尺地形圖測繪數據的失真權值；C指的是點云數據集合；X指的是控制點空間點坐標；q指的是無人機個數[3]。通過公式（1），處理大比例尺地形圖測繪數據。

2.3 建立大比例尺地形圖測繪數據3D繪圖協議

在基于無人機傾斜攝影測量技術處理大比例尺地形圖測繪數據的基礎上，集合大比例尺地形圖測繪數據屬性要素（包括：測繪勘查區名稱、測繪勘查區編號、測繪勘查區面積及測繪重點工作區等），生成支持系統迭代分析的數據格式。分析大比例尺地形圖測繪數據屬性，制作相應的電子信息表。通過建立大比例尺地形圖測繪數據3D繪圖協議，實現大比例尺地形圖測繪數據電子信息表的空間數據可視化。具體流程為：首先，通過HTML腳本制作Web交互式三維動畫，以3D圖形的形式渲染大比例尺地形圖測繪數據。而后，利用OpenGL ES 2.0制作大比例尺地形圖測繪數據API，允許文檔對象模型接口。最后，利用部分Javascript實現大比例尺地形圖測繪數據3D繪圖自動存儲器管理。

2.4 實現大比例尺地形圖測繪

在建立大比例尺地形圖測繪數據3D繪圖協議的基礎上，下述將結合AutoCAD 2010平臺，基于CASS10.1地形地籍成圖軟件，實現大比例尺地形圖測繪。通過大比例尺礦圖編繪，實現地形圖測繪信息顯示。大比例尺地形圖編繪的具體流程為：首先，在CASS10.1地形地籍成圖軟件中調用上述處理完成的大比例尺地形圖測繪影像數據，并將數據中的點位在礦圖上進行顯示，為大比例尺地形圖測繪提供多元化的數據源。針對一些潛在的大比例尺地形圖測繪信息進行重點特征分析，通過對多元次測繪工程信息的有效識別。再通過全色數據的正射校正，對大比例尺地形圖測繪數據進行配準，形成點云文件數據密集。而后，將大比例尺地形圖測繪的分辨率融合，實現對地形圖的增強以及調色。最后，通過多景影像的鑲嵌，手動勾繪等深線，對附加信息進行裝飾，實現大比例尺地形圖測繪，并清除所有定義后未經引用的線型。

3 實例分析

3.1 實驗準備

本次實驗部分針對設計測繪方法的實用性提出，實驗對象選取某礦區。該礦區要求大比例尺地形圖測繪標準精度，如表1所示。

表1 大比例尺地形圖測繪精度（Km）

結合表1所示，實驗軟件為prueartwr-101分析平臺，主要用于對大比例尺地形圖測繪精度的測試。首先，使用本文基于無人機傾斜攝影測量技術設計測繪方法，進行大比例尺地形圖測繪，通過prueartwr-101分析平臺測得測繪方法相鄰點之間的距離中誤差，記為實驗組。再使用傳統測繪方法，進行大比例尺地形圖測繪，通過prueartwr-101分析平臺測得測繪方法相鄰點之間的距離中誤差，記為實驗組。在本次實例分析中，共設置10個控制點，記錄實驗結果。

3.2 實驗結果

整理實驗結果，如表2所示。

表2 兩種測繪方法相鄰點之間的距離中誤差對比

通過表2可得出如下的結論：設計測繪方法在相同的控制點中相鄰點之間的距離中誤差明顯低于對照組，證明設計測繪方法可以滿足大比例尺地形圖測繪精度要求。

4 結語

本文通過實例分析的方式，證明了設計測繪方法在實際應用中的適用性，以此為依據，證明此次優化設計的必要性。因此，有理由相信通過本文設計，能夠解決傳統大比例尺地形圖測繪中存在的缺陷。但本文同樣存在不足之處，主要表現為未對本次大比例尺地形圖測繪結果的精密度與準確度進行檢驗，進一步提高大比例尺地形圖測繪結果的可信度。這一點，在未來針對此方面的研究中可以加以補足。與此同時，還需要對大比例尺地形圖測繪方法的優化設計提出深入研究，以此為提高大比例尺地形圖測繪的綜合質量提供建議。