基于無人機攝影測量在地形測量中的應用

王斌

摘要：隨著時代的發展，無人機技術已經在地形的測量測繪工作有著廣泛的應用，當前已經成為地形測量與測繪工作的最主要手段。無人機是當今社會重要的科技產品，近年來在我國的發展十分迅猛，已經有很多無人機公司為我國制造出技術水平一流的先進無人機。無人機技術的重要應用是偵測技術，在民用與軍工領域應用非常廣泛，對于民用無人機，其主要應用于對地形的測量與測繪工作。本文通過對無人機測量技術的介紹，并以實際案例分析其攝影測量技術在地形測量領域的應用。

關鍵詞：攝影與測繪;無人飛機;航空攝影;地形測量

無人機即無人駕駛的飛機，其安裝了高識別率的攝像頭裝置，可以準確的偵測、測量、測繪地形與地貌，在地形的測量工作中，其準確度、安全性是人工測繪無法比擬的，無人機的測量技術解放了人們的測繪工作，提高了地形測繪的工作效率，并且無人機可以適應各種環境，不受氣候、地理條件的影響，為測繪工作的安全、效率提供了保障。無人機攝影測量的特點，滿足了地形測繪工作的需求，其未來發展空間廣闊，為地形的測量與測繪工作翻開新的一頁。

1.無人機攝影測量技術概述

1.1無人機航空測繪原理

為了能夠有效地分析以及探索無人機測繪技術，相關人員首先需要對無人機測繪技術的原理進行明確以及了解，在實際的無人機測繪過程中，大部分的技術原理都是依靠于中心投影的投射變換技術以及投影幾何反轉原理。投射變換技術是一種應用于航空攝影的技術，該技術主要的目的就是為了能夠讓單相片攝影得到良好的處理，而投影幾何反轉原理則是應用于無人機對立體地形進行測量以及繪圖。在實際的測繪過程中，無人機能夠通過自身所擁有的高清攝影技術來對地面地形以及固有物的三維坐標進行確定和測量，并且將這種坐標轉換成為對應的數據反饋到后臺系統之中，相關人員在接受到反饋的數據之后就能夠清楚地了解到測量地點的地形以及固有物的實際情況，經過自身的技術來對數據進行處理，最終就能夠將這種數據轉變成為對應的圖。這類圖在經過后期工具的修正以及調整就能夠生成擬真地形圖，從而完成整體無人機測繪工作，最終完成一個地形地貌的圖像輸出工作。

1.2無人機航空攝影

在了解了基本的無人機測繪原理之后，工作人員就需要將無人機測繪技術投入到實際的測繪工作中來，對于航空攝影來說，由于其是需要對應設備能夠上升到一定高度從高往低進行俯拍，因此就很容易受到外界天氣環境等因素的影響。在實際拍攝的過程中，天氣因素往往會對無人機攝影情況造成影響，通常來說，地表物體的覆蓋程度、攝像機與被拍攝物體之間的阻礙物等會造成影響。因此，在進行攝影工作之前相關人員同時還需要對實際的天氣情況進行了解和掌握，應當避免在一些不好的天氣情況下進行攝影，例如：有云、有霧或者狂風大雨等天氣中，以此來從最大程度上降低外界因素所帶來的影響。在選擇攝影的地形時也應當避免一些植被覆蓋率高或者植被高度高的地形，盡量能夠選擇一些空曠平整的地形區域進行拍攝，通過這些方式來從最大程度上減少外界因素的影響，從而保證攝影的準確性。同時對于拍攝的航線也應當進行一個良好的掌握，基本上來說應當選擇一條航線能夠全方面的展示被拍攝物體的全貌，以此來保證拍攝的完整性。并且因為鏡頭位置需要穩定才能夠平穩拍攝，相關人員也需要選擇一些避開高大建筑物以及樹木的航線，通過這樣的方式才能夠真正地確保無人機攝影工作的穩定進行。

2.無人機攝影測量技術的特點

2.1無人機攝影技術成本費用低

傳統的測量與測繪技術是利用衛星定位技術，通過人工操作進行測量與測繪，相比傳統測繪技術，無人機的飛行速度快，設備簡單，投資小，測量范圍廣泛，適應各種環境，工時成本更低;另外傳統的測量技術在測繪地域范圍較大時，需要連續地多個工作站進行實時的測量，投入更大，測量時間也較長，而無人機，其組成結構簡單，實時準確，因此可以帶來極佳的經濟效益，為測量與測繪工作的發展提供了方向。

2.2測量區域廣，不受環境限制

傳統的測量與測繪技術，受天氣影響較大，例如陰天，衛星定位系統識別率相對較差，另外許多特殊環境或地域人類無法實現工作的地方，無人機都可以勝任。無人機使用遙感技術，只需要遠距離對飛機進行遙控，飛行過程中對地形或被偵測物體進行實時連續的拍攝，再經過計算機軟件處理，整個過程不受環境影響，測量與測繪工作自由度更高。

2.3圖像信息處理速度更快

低空無人機的航拍技術其數據采集能力更強，精度更高，圖像精確度可以達到零點一米的范圍，圖像數據采集量大，但由于其圖像信息采集的精度高，電腦通過軟件的識別效率更高，相比傳統技術處理數據能力強，速度快是其又一重要特點。

3. 無人機攝影在地形中的測量測圖方式

想要有效地開展無人機攝影同樣還需要選擇正確的測量測圖方式，對于不同的地形以及環境來說，對應的測量測圖方式也應當進行改變，通常來說測量測圖方式可以分為以下幾個方式。

3.1綜合測量法

這種測量方法是需要將無人機攝影技術與平板儀測量方法進行結合，具體的操作過程：首先是通過無人機測量技術來初步對整體地面的綜合情況進行拍攝并且上傳到對應的平板儀測量設備中。在平板儀測量設備就需要相關人員能夠對這種上傳得到的數據進行測量以及分析，從而最終得到一個準確的地形圖。這種方式通常能夠發揮較高的工作效率，并且同時還提高了無人機對平坦寬廣地區的測量精準度。

3.2全能測量法

該測量方法需要依靠立體測圖儀器來進行測量，在實際的測量過程中也是需要無人機對整體地貌進行一個初步的測量，之后再將數據返回到立體測圖儀器中，在該儀器中則是可以更加精細地對地質情況進行分析和構造，并且還需要通過三維構建模型的方式來對這種地區的位置信息以及數據情況進行進一步的處理和計算，通過這樣的方式最終就能夠得到更加準確的地形圖。通常這種測量方法都是作用于一些山體地區，使得地形測繪圖更加直觀具體。

3.3分工測量法

這種測量法在實際的操作方法上與全能測量法并沒有存在很大的區別，基本上都是通過一樣的流程來將大致的地形數據以及情況上傳到對應的立體測圖儀器中，之后再通過立體測圖儀器來對地貌進行一個精確的處理和劃分，但是這種方法相比較于全能測量法來說適用的對象會存在不同，基本上來說這種方法都是適用于一些低矮的丘陵地區中，若是在過高的山體中使用就無法展現良好的效果。

以上三種方法對于無人機攝影測量測圖來說都是非常科學有效的測量方法，但是針對于不同的情況來說選擇的方法也對應不同，若是選擇了錯誤的方法進行測量測圖那么最終得到的地形圖自然也無法呈現一個完整的狀態。因此選擇一個正確的測量方法是非常重要且有必要的事情。

4.無人機攝像在地形測量中的實際應用分析

無人機攝像測量技術在地形的測量與測繪上有著重要的應用，前景廣闊。傳統的地形測量與測繪工作，需要測量人員在測量地域范圍內連續的測量，耗費時間，受天氣及地形地貌的影響非常大，而無人機技術，由于其高低空飛行，不受地形地貌的影響，可以實現快速、準確的測量，測量效果更佳，靈活度更高，在地形的控制測量、地圖測繪、城市政府放樣的測量項目中都有應用，下面通過具體案例對無人機攝影測量技術的應用進行介紹：

4.1被測項目實際案例介紹

在某次測量區域中為一塊包括了農村耕地的區域，被測區域內有稻田、水池、公路及部分建筑，其余地勢較為平坦，使用無駕駛飛機的航拍高度最大為五百米，航行速度最大為每秒85公里，最大航拍時間為一小時，該機帶有高質量的連續拍攝相機，通過遙控感應控制器控制飛機的航行方向。

4.2無人機遙控航空拍攝

此次測量無人機的航線為在被測區域連續飛行5次，由于被測區域是一個長度方向為1.2千米，寬度方向為0.5千米的區域，按長度方向遙控飛行，每次飛行拍攝過程中，在寬度方向覆蓋面積約為150米，連續5次涵蓋了整個被測區域;由于被測區域最高建筑物高度不超過50米，本次航拍的高度設定為150米，無人機共拍攝了100張照片，像素大小為4096X4096，拍攝時間為20分鐘，飛行狀態良好，拍攝質量高，順利完成任務。

4.3圖像數據處理

根據無人機采集的圖像信息數據，使用FLYING 3D MAP圖像處理軟件對圖像信息進行數據處理，首先形成整體的3D框架，再根據每張照片的位置信息形成地形區域控制點的3D地形圖，軟件生成的地形圖比例尺按1比1千設定，軟件3D數據處理時間為10分鐘，生成3D地形圖的水平方向誤差為0.08米，高度方向的誤差為0.05米。3D地形圖將被測區域內的地形、建筑物及田地的信息以較佳的畫面質量展現出來，效率高、誤差小、處理速度快，完美的完成地形圖像制作。

結束語

無人機技術是當前地形測量與測繪的重要工具與手段，其具有拍攝速度快，不受天氣及環境影響，組成結構簡單，成本費用低等特點。本文的實際案例也體現了測量過程的簡單與高效，相信隨著技術的進一步提高，其市場前景將更加廣闊。

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