無人機航空攝影測量技術在地形測量中的應用與實踐

邵黎鵬

（三和數碼測繪地理信息技術有限公司，甘肅天水 741000）

0 引言

無人機技術的快速發展與普及，以及與航空攝影測量技術的結合，能夠使地形測量工作的開展更為便捷。簡單來說，無人機航空攝影測量技術由于具有測量技術靈活以及測量效率高等諸多優勢，在地形測量工作中具有十分重要的作用。

1 無人機測量技術的原理

無人機測量技術與傳統技術相較而言具有較為明顯的優勢，對于我國的測量工程而言，利用無人機來開展工作可以說是一個必然的發展趨勢。在開展工作的過程中，無人機主要是利用無線設備等來對系統進行操控，同時還需要配備地面站等設施。具體來說的話，無人機測量技術的原理，大致可以從三個方向來進行闡述。首先，無人機的種類有很多，而不同種類的無人機所具有的功能也是不同的。關于無人機的選擇，還需要依據工程的實際情況，來進行相應的選擇，而工作人員在使用無人機之前，也需要先對無人機進行測試，確保后期無人機的工作質量[1]。其次，無人機在進行測量工作的過程中，往往需要利用低空航拍這一方式，而這種工作方式對外在環境的要求比較高。基于此，對于工作人員來說，在使用無人機進行測量工作之前，還需要依據測量環境的實際情況，規劃好合理的飛行路線，并對無人機進行測試，確保后續工作的順利開展。最后，在利用無人機技術來進行測量工作時，工作人員還需要依據實際的分布像控點來進行地形的測量工作。在測量完成后，工作人員還需要依據實際地形資料以及測量的數據資料，來進行綜合與全面的數據分析工作，確保最終數據的準確性。無人機如圖1 所示。

圖1 無人機

2 無人機測量技術在地形測量中的優勢

2.1 數據獲取及時

無人機在工作的過程中，一方面能夠確保影像傳遞的精準性，同時還可以及時把數字化的圖像轉變為三維圖像。這種圖像上的及時轉變，可以為地形測量提供更為準確的數據，同時這種三維圖像也能夠與遙感技術等相結合，進一步提升地形測量的準確性。

2.2 靈活性高

無人機測量技術具有比較強的靈活性。因此，對于工作人員來說，在操作無人機的時候，往往不需要建立專門的起降平臺。除此之外，無人機本身的操作也比較便捷，運行的成本較低，這些特點也使得無人機的使用范圍變得更加廣泛。和傳統的飛機相較而言，工作人員可以對無人機的運行路線進行提前的設置，使無人機的運行更加穩定，進一步提升拍攝的準確性。除此之外，無人機的飛行高度一般能夠控制在1000m 以內，其高度的控制精度在10m 左右，因此無人機在進行航空拍攝測量中往往可以設置數量較多的測量點。當無人機進行完測量工作后，就可以迅速把測量點的信息傳輸到控制系統中，從而又進一步體現出了無人機工作的靈活性。

2.3 信息處理快

無人機測量技術隨著我國信息技術的整體發展而獲得進一步的提升，其中所涉及的各項技術也會逐步得到完善。在利用無人機來開展地形測量工作時，所獲取到的各項相關數據，一般可以較為及時與準確地進行傳輸，從而能夠有效提升技術人員對于數據的處理速度。與較為傳統的處理技術相較而言，這一技術的優勢會更為明顯，而這種優勢也使得最終的地形測量數據可以更為準確，最終可以進一步提升整個測量工作的質量。

2.4 較強的社會效益

與傳統的測繪工作相較而言，無人機航空攝影測量技術的成本會更低。無人機攝影航空測量技術集合了計算機技術以及通信技術等多種技術，因此在使用的時候是非常便捷的，能夠省去許多不必要的程序，從而能夠幫助工作人員更為高效地獲取相關的航拍數據，因此這一技術本身就具有較強的社會經濟效益[2]。另外，無人機在進行測量的時候，往往也可以降低飛行的高度，并以此來獲取到更大范圍的數據，從而能夠縮短測量的周期，不僅可以提高地形測量的準確度，同時也能夠節省大量的測量時間，使我國的測量技術能夠獲得更為良好的發展。

3 無人機航空攝影測量技術在地形測量中存在的問題

雖然說，無人機航空攝影測量技術本身具有數據獲取即時、靈活性高、信息處理快等諸多優勢，在地形測量中也占據著十分重要的位置，不過該技術也有一些問題要引起重視。關于無人機航空攝影測量技術在地形測量中存在的問題，大致可以分為4個方面：①利用無人機航空攝影測量技術來進行地形測量時，往往會存在著一定的不確定性。例如，在進行區域測量的過程中，即便是處于單模型之中，其定向的精度也可能會出現超限的情況[3]。正是由于此類超限情況的存在，使得整個測圖定點存在著較大的誤差。②無人機本身的體積比較小，其荷載也比較低，因此無人機在進行地形測量的過程中往往無法攜帶一些常規的攝像設備等，也就難以完成一些較為常見的航攝工作。在這種情況之下，大多數無人機的拍攝工作，往往是需要經過后期的改良，并且需要利用普通的微單相機來進行實現。此類微單相機的感光單元存在一定的局限性，從而可能會使最終的成圖難以達到一個更為精準的狀態。③無人機在進行城市地形測量時，會存在一定的局限性。城市中的人口數量眾多，且各類高樓大廈較為密集，在這種情況下，無人機往往難以找到合適的落腳點。與此同時，無人機本身就具有許多種不同的類型，而不同類型的無人機對于起降的地點以及周邊的環境等都有不同的要求。因此，從當前這一時期的實際情況來看，如果想要實現無人機在任何時間、任何地點、任何條件下都能夠開展地形測量工作，實際上還是有一定難度的。④無人機本身的續航能力較弱，同時其航行的環境也是難以進行預測的。簡單來說，無人機在正常行駛的時候，往往需要依靠汽油或者是電池來為自身提供動力。如果我們以8000Ah 的電池為例，那么這一電池一般只能讓無人機續航50min 左右。雖然說，利用汽油能夠增加無人機的續航時間，但是利用汽油來使無人機運行的話，如果在飛行的過程中遇到了強風等不良環境，可能會造成較為嚴重的不良后果。

4 無人機航空攝影測量技術在地形測量中的應用方法

4.1 像控點布設

像控點布設主要分為兩部分的內容。一部分為暴恐區域網點布設；另一部分為相片控制點測量。所謂的暴恐區域網點布設，主要就是依據平高點特點，來把區域網點依據無人機航空拍攝線路的跨度特點，劃分出4 條航線，而在一些不規則的區域之中，則可以把不均勻凹凸位置進行平高點的補充布設[4]。在進行相片控制點測量時，一般還需要利用到接收以及控制等相關設備，并且需要把此類設備歸入到整體的網絡操作系統之中。工作人員還需要先對區域內像控點平高點進行預先的設置。最后，在實際開展像控點貫徹的過程中，工作人員還需要對無人機上的攝像設備進行初始化的設置，并且需要在每個站點設置至少三次的觀察頻率，確保最終結果的準確性。總之，像控點布設工作的進行是十分關鍵的，而在這一工作中暴恐趨于網點布設以及像片控制點測量都是十分重要的，還需要工人員引起足夠的重視。

4.2 立體采編測量

在獲得了無人機的地形測量數據之后，工作人員就可以利用業內的立體信息所，把測量區域中的各類地形數據信息等進行統一的管理。為了確保測量區域中各類測量數據的準確性，工作人員還需要盡量使用手動的方式來對等高線等較為重要的信息進行采編，而對于一些比較普通的信息，工作人員就可以利用計算機來開展立體采編這一工作。不過，在進行立體采編的過程中，其工作人員還需要注意，這一工作內容對于準確度的要求是比較高的，因此工作人員需要嚴格控制物體線節點以及各類數據等，同時還需要確定無人機在進行航空拍攝的時候所獲得的數據都是十分準確的數據，不然可能會對最終立體采編的準確度產生不良的影響[5]。除此之外，如果是針對房屋結構等進行測量的工作，那么工作人員首先還需要處理好房屋外部的邊緣輪廓，要精準校對房檐邊等數據以確保最終測量的準確性。在面對一些無法進行測量的區域時，也需要做好相應標記，確保整個地形測量工作的整體性。最后，在利用無人機來進行地形測量時，還必須要確保采編地形信息的準確性，這點是十分重要的，如果準確性難以保證，那么最終的業內立體信息的統一編碼也可能會產生一些問題，從而會對整個地形測量的準確度造成負面影響。

4.3 外業補測操作

無人機航空攝影測量技術在實際使用的過程中，一般會存在測量的盲區，針對此類盲區，測量人員還需要利用數據分析等，來及時進行查找，并需要在查找后及時進行相應的補測工作，以確保最終數據的完整性。一般來說，工作人員在對盲區進行補測的時候，常常會選擇人工的方式。在進行外業補測操作的過程中，其工作人員還需要對最終的檢測數據進行反復驗證，如果存在誤差等問題，要及時進行改正，確保最終測量結果的準確性。除此之外，在進行實際無人機航空檢測的過程中，還需要盡量排除各類干擾因素，確保最終地形測量的準確度。

4.4 空間三角測量

依據我國當前的無人機測量技術的實際情況來看的話，該技術開展相應的地形測量工作時，一般需要利用到空間三角測量這一方式。通過空間三角測量這一方式，能夠使整個測量工作的準確度得以提升。實際上，所謂的空間三角測量，就是利用空間三角模型，同時結合相關的理論等，來進行測量這一工作，在工作的過程中工作人員還需要對加密點進行合理設置。所謂合理設置，就是要求工作人員在設置加密測量點的時候，要選擇出整個測量區域之中較為明顯的地點，并且還需要對加密點之間的距離，進行相應的標注工作。關于加密點的距離，應該要在地圖上進行科學的表現。工作人員在對河道等地點進行測量工作時，為了確保無人機測量工作的穩定性，還應該要盡量提高航測節點的標準高度差。除此之外，當工作人員完成了加密點布置這一工作后，就可以使用空間三角測量來開展后續的工作。不過，由于空間三角測量往往會包含諸多不同的工序，因此在開展這一工作的同時，對于工作人員來說，還應該要依據測量的實際情況等，來對精度進行合理控制，確保各項工作的開展可以更為順利。

4.5 航線設計與地面控制

使用航線設計與地面控制來進行地形圖測量的過程中，工作人員首先還應該要先對測量區域的實際情況進行一個全面且充分的分析工作，比如工作人員需要事先了解測量區域中的面積以及地貌等情況，在了解之后，工作人員可以依據最終得出的結果來合理設計無人機的飛行路線圖。同時，工作人員還需要注意，在進行無人機飛行路線圖設計的過程中，還需要把無人機本身的飛行高度以及航向等，在相應的位置進行明確標注。這種標注的主要目的，是為了確保最終測量工作的順利進行。

4.6 內業數字化測圖

內頁數字化測圖主要可以分為兩個方面：①地貌測量。②接邊等位置測量。在進行地貌測量的時候，工作人員首先還需要注意下述幾項內容。首先，在進行測量的時候，如果是測量較為熟悉的地貌元素，則可以依據相關的需求直接進行測量工作；如果是測量不太熟悉的地貌元素，則可以只進行外括的測量，剩余的可以當做疑點交給外業進行處理[6]。其次，在進行測量時，工作人員還需要對外業進行仔細的校對等工作，同時針對內業中一些沒有及時作出判斷的元素，要進行相關的補充。關于接邊等位置的測量，簡單來說，就是在開展測量工作的過程中，如果對于一些地貌元素等沒有辦法及時做出正確的判斷，那么工作人員在進行內業工作的過程中，只需要把輪廓線繪制出來即可，剩余內容可以當做疑點交給外業處理。對于外業來說，其主要的工作內容，就是需要對內業的測量等工作進行檢查，并且需要及時補充內業中的各類疑點，在最終完成成像測量后，外業也需要對其進行仔細的核對與校驗等工作。

4.7 數字線劃圖研究

在開展這一工作的過程中，其工作人員往往還需要借助數字測量工作站，同時還需要利用CAD 等軟件，來對測量的數據等展開科學的分析。詳細來說的話，工作人員在進行實際的測量工作之前，需要先進行定向。不過，由于數字線劃圖本身的工作特點，導致內業測量工作的開展會存在比較大的誤差。基于此，工作人員還需要對測量的實際情況進行仔細地觀察，需要盡量降低各項誤差，同時應該要保證測量的準確性。在實際工作的過程中，還應該要利用不同的元素、不同的顏色以及線條等進行標注，進一步提升數字線劃圖的工作質量。

4.8 全數字化圖像測量及數字正射影像圖的制作

這種全數字化圖像的測量技術，主要是針對一些難以進行測量的地點而言的，例如一些較為隱蔽的地理位置等。在開展這一工作之前，對于工作人員來說，還需要先開展外業補測作業，并且需要對局部的各類數據進行對比和分析，及時排查出一些存在誤差的位置并作出修正，確保最終圖像測量的精準性。對于所謂的數字正射影像圖制作來說，就是利用全數字化的系統等，來獲得準確度更高的數字圖像模型。在開展這一工作時，工作人員可以從以下幾個方面入手。首先，工作人員還需要對當前的局部影像數據進行仔細的處理，比如可以對影像的色彩等進行適當的調整，使最終的影像更加清晰。其次，對于工作人員來說，也應該要對正射影像鑲嵌接邊的準確度進行仔細的檢查，確保這一數值可以達到相應的標準。最后，在使用無人機航空攝影測量技術時，由于無人機本身的特點，工作人員還需要盡量對環境因素等進行合理的控制，避免一些不良環境因素等對無人機的實際工作產生影響。例如，在進行地形圖測量的時候，工作人員應該要盡量選擇風小且天氣比較晴朗的時候，在這種較為良好的環境中開展測量工作，往往可以獲得更為準確的測量數據，進一步提高無人機航空攝影測量技術的質量。

5 結語

總之，無人機航空攝影測量技術，為我國當前地形圖測量工作的開展帶來了諸多的便利，同時也能夠為這一工作的開展提供更多準確的數據信息，而這些數據信息對于我國未來的城市發展以及基礎建設而言其實都有不容忽視的意義。基于此，對于相關從業人員來說，還需要對無人機航空攝影測量技術進行更為深入的了解，需要在實際工作的過程中，不斷提升地形測量的準確性與智能性，使地形測量工作能夠不斷朝著更加實時化的方向前進。當然，為了能夠早日實現這一目標，相關從業人員也需要不斷提升自身的專業能力，不斷提升無人機攝影航空測量技術的整體水平，進一步促進我國地形測量領域的全面化發展。