無人機航空攝影測量技術分析

謝殿偉 王舒東

【摘要】無人機航空攝影廣泛應用在地形繪制、工程建設、礦山勘察等項目中，具有較為精確的測量效果，本文就無人機航空攝影測量技術進行分析，探究測量技術應用原理及特點，并闡述在測繪工作中的具體應用。

【關鍵詞】無人機;航空攝影;測量技術

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.33.074

無人機航空攝影測量技術簡稱無人機航測，能夠在空間角度對地形變化及工程建設情況進行相關信息的測量監控，在數字化技術發展的背景下，其應用方向相對廣泛。

1、無人機航空攝影測量技術概述

無人機航測技術是指在無人機上安裝拍攝設備以及定位和遙控軟件，通過槽口無人機對待測區域進行測量的技術。無人機上搭載的技術種類相對較多，能夠更加靈活的對機器設備進行控制，使其保持高效運行拍攝的狀態。無人機的機體相對較小，在實際的檢測過程中，對空間要求小，能夠使用的環境較廣。在使用無人機航空攝影技術時，不僅能夠對相對穩定的區域進行地質情況和地形特點測量，同時能夠對動態緊急情況進行監控，通過無人機航測來對災害區域進行拍攝測量，幫助其實現應急救災，使應急工作的效率得到提升。

在無人機航測的過程中，為提高測量的精準度，首先，應對待測區域的位置進行確定，明確拍攝的區域。其次，對現場情況進行勘察，包括對無人機的起飛與降落控制和管理，以及對飛行的高度和飛行測量區域進行控制。同時，要對具體的航測的線路進行合理規劃，結合測量任務以及區域環境的干擾情況，對無人機飛行次數、路線以及控制情況進行計劃。再次，確定飛行任務，結合任務優化計劃方案，隨后執行飛行測量作業。最后，對航測的結果進行識別和分析，完成該次無人機航測任務。

2、無人機航測拍攝原理

無人機航測技術在實施的過程中，為保障整體測量數據的有效且完整，在實際的控制過程中，需要利用中心投影的透視變換，通過幾何反轉來實現測圖。在實際的測圖過程中，可以通過垂直拍攝，如圖1;或者可以進行傾斜拍攝，如圖2所示。

在拍攝的過程中，根據對平面的實際需求，選擇恰當的拍攝方式。同時，應結合無人機的種類和運行方式進行合理調整，確保拍攝測量作業的穩定運行。

3、無人機航測運行特點

無人機航測技術的優勢較為明顯，其在作業過程中呈現以下特點：

首先，反應速度快。使用無人機測量時，由于機器較小，在對其進行控制時能夠在短時間內快速反應，整體較為靈活。無人機航拍時主要在低空區域進行，因此受到環境氣候的影響相對較小，整體測量較為精準。無人機啟動和運行時需要的準備時間相對較短，并且檢查項目少，減少準備的壓力。一般情況下，僅需要15-20分鐘即可升空進行拍攝作業。

其次，無人機航測的適應范圍相對較廣。由于無人機體積較小，整體容易控制，并且飛行高度較低，在實際的運行過程中，整體的使用效果相對良好。如在進行全國國土繪制的過程中，需要對我國的全部國土面積進行測繪，不同區域的環境有一定的特點，其中不乏環境惡劣的區域，該環境下使用無人機進行測量，不僅提升測量的實際效果，同時能夠幫助了解無人機航測中可能存在的漏洞，并對設備進行進一步完善。

最后，時效性較強。在測量時，由于在低空進行檢測，攝影和信息傳輸速度相對較快，并且能夠結合實際的情況，制定測量的區域與路線，使測量的時效性得到有效提升。

4、無人機航測技術的具體應用

4.1工程測量中的應用

在對工程情況進行測量的過程中，應對無人機進行選擇，并對其進行應用程序調整設計，確保符合工程設計建設需求。工程建設中對數據精確度的要求較高，并且需要在測繪的過程中保持極度細心的狀態，從而使測量的結構更加準確。在應用過程中，首先，應明確工程標準，對計算數量和比例尺結構進行調整，同時對測量區域進行分析，給出恰當的航行拍攝路線，確保工程的整體情況均在拍攝的范圍內。其次，科學設計控制網格。在待測量的區域范圍內設計控制網絡，充分利用控制點使待測區域更加規范化，通過控制點的設施，使整體測量的放線的速度得到保障，同時使待測區域的坐標更加精準，從而便于后續的具體物體和區域分析。最后，測量過程中，隨著無人機航測的工作，直接將數據傳輸到控制設備中，在數據傳輸過程中應保持數據的準確性，避免對數據產生影響。在數據傳輸過程中，同時對其進行處理，分析數據的質量和準確性，從而保障數據可用性。通過測量數據，使整體工程施工效果得到提升。

4.2地形測繪中的應用

在對地形測繪的過程中，為合理使用無人機航測技術，應按照相應應用步驟進行。

像控點是測圖和攝像加密的基礎，在布設時，需要按照地理情況和拍攝范圍等情況進行合理的劃分與布設。在地理環境較為平整的情況下，一般使用基線劃分的方式進行布設，對于地理環境不平整及存在凹凸位置的情況下，可以使用平高點補充的方式進行布設，確保像控點的位置符合要求。做好像控點設置工作后，對其進行無人機航測，在測試的過程中，不同區域的信息與圖像進行整合，加強測量的精準度和穩定性。

在無人機航測技術中心，空中三角測量是其中較為準確且有效的測量方法。該技術應用時需要使用識別率高且質量良好的拍攝設備，提高對地形地貌信息的拍攝效果。空中三角測量屬于立體測量的方法，在實施時可以通過不同測量方式完成，如模擬法、解析法、航帶法等。其中模擬法在使用時，通過利用光學機械設備，在攝影過程中，利用幾何反轉原理，使用測圖法對空中三角區域進行測量。但由于該方式只能在同一航線中使用，在測量時需要安排好相應的航線。在測量過程中，建立相應的立體模型，并將所有模型進行整合，對重疊部分進行識別和調整，形成相應的空間投影中心。通過不同航線的測量，實現對空中三角形區域的測量。

4.3大比例尺地形圖中的應用

對大比例尺地形圖進行測量時，由于需要生成出1：1000或1：2000等大比例尺的正射圖以及高程模型，因此，需要對無人機航測技術進行優化。先進行像控點設置，該測繪中的像控點布設時，主要通過在兩條及以上的平行航線中設置平高控制點，其對像控點要求較高，在實際的設置過程中，應確保像控點在標準點處，使用RTK技術進行標準化操作，提高測繪的精準度，同時對誤差進行嚴格控制。

在對測量數據進行采集的過程中，為保障整體數據的質量和分析過程的精準度，需要提高數據收集和分析效果。使用DEM和DLG對數據進行模擬和模型構建，使用標準的符號對航測中的地表情況進行表示，確保模型與實際地質情況相符合。結合數據使用DOM技術進行出圖，將圖片與地理信息進行對照識別，查找和補充其中的遺漏項目，最終使用成圖軟件對比例尺進行調整和修飾，形成相應比例尺的地形圖。

4.4河道治理中的應用

對河道治理和水利工程等項目進行測繪的過程中，使用無人機航測較為便捷，能夠在空中對河道情況進行勘測，了解河道治理區域的實際地形地貌變化以及植被和交通情況，進而幫助相關治理設計人員，為其提供準確數據，以提高河道治理的效率和質量。在河道治理測繪的過程中，先應對當地河道相關資料以及區域的水文信息進行收集，并結合無人機航測的特點，計劃恰當的航測方案。無人機航測方案的制定需要根據當地環境氣候影響進行調整，由于無人機較小，水域上空受到氣流影響較大，機器設備容易受到風向和風力大小的影響，在規劃航線時，需要結合實際情況，對無人機的航行時間、速度以及高度和不同無人機之間的距離等進行合理的測量和規劃，從而達到良好的測量效果。

在測量的過程中，應確定測量的基準面和行高，使用公式：

按照比例尺和焦距情況，對高點、低點高程的數量進行計算，最終通過計算得到無人機的飛行高度。

為保證河道區域的航測覆蓋率，在制定測量和攝影范圍時，應適當向外擴展。一般情況下，在測量區域外界進行基線設置，攝影范圍覆蓋兩條基線的情況下，能夠保障覆蓋率符合要求。在航測后，需要按照標準情況對拍攝質量進行檢查。主要檢測像片的重疊度以及測量的傾斜角和旋轉角情況，結合需求進行適當調整，提高測量圖片的質量。

在對測量數據進行處理時，應使用DSM技術對數據進行處理，得到高程模型數據，由專業人員對數據影響進行糾正，并利用軟件生成DOM。在手段和自動節點位置調控完畢后，對圖像進行合理的拼接編輯，最終得到河道的正射影像。河道的正射影像應符合實際情況，整體色彩和色調保持均勻的狀態，同時確保影響中河道及相關的地理地貌情況與真實情況相符合，從而便于后續的河道治理或水利工程修建。

結論：

綜上所述，無人機航測技術在不同環境下使用均具有較為良好的效果，在現代化航測中的使用概率逐漸增加，為使該技術的效果不斷提升，相關人員應嘗試提高無人機智能化控制或數字化管控技術，提高測繪的質量和效率。

參考文獻：

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