無人機航空攝影測量在地形測繪中的應用

韋家寧

廣西有色勘察設計研究院 廣西 南寧 530031

引言

城市發展速度提升，許多新興事物如果單純運用人力是難以保證工作質量的。因此在地形圖測繪中，就需要運用無人機航空攝影測量技術，確保地形圖測繪工作的順利開展，解決傳統測繪工作中的問題，為我國航空攝影行業發展提供支持。

1 無人機航空攝影測量技術特點分析

①應用無人機航空攝影測量技術可以為測量人員提供正確的地理信息數據。無人機進行航拍測量受外部環境因素影響比較小，可以快速傳輸各項地理數據信息，使地形測繪數據更具時效性。同時，測量人員可以全面利用各項圖像，實現數據的三維轉化，為后續的三維建模提供可靠依據。②應用此項測量技術可以減輕測量人員的工作強度與壓力。采用無人機測量方式時，測量人員通過合理控制無人機，讓無人機在垂直或傾斜狀態下進行攝影，能夠顯著減少工作人員的壓力。同時，測量人員還要合理設定無人機的飛行路線，針對各項數據進行有效分析與控制，如果工況比較差，可以暫停飛行，待工況符合飛行條件后，方可開展后續的地形測繪工作。

2 無人機航空攝影測量技術對地形測繪工作的影響

2.1 測繪信息精確度提高

借助無人機設備開展地形測繪工作，一邊完成拍攝工作，一邊對所獲取到的信息內容及時傳送，從起初的數字圖像形式轉換到三維正射影像圖，便于各部門對地形情況的深度分析與掌握[1]。再加上我國此領域的技術水平不斷提升，又使測繪三維正射影像圖革新為可視化影像，在航空測繪、遙感、無人機等相互配合與協作下，顯著提高測繪信息精準度。

2.2 經濟效益較突出

一方面，是與傳統化人工測繪方式相比較，在人力、物力、財力等方面均有目的性地分配，借助先進技術手段與配套設施，減少地形測繪中的人員數量，在此方面能節省大量的人員成本；另一方面，以先進技術為應用核心，與無人機測繪相配合，縮短地形測繪時長及周期，所獲取到的信息內容完整、可靠，均可說明無人機航空攝影測繪技術的經濟效益較突出。

2.3 誤差控制

影響無人機航空攝影測量數據準確的因素較多，如：氣候因素、人為因素、外界因素、儀器因素等，考慮地形測繪工作成效，還需在使用前就對其常規問題深度探究，提出相應的防控措施與解決方案，使其誤差始終控制在標準范疇內[2]。例如：關于人為因素影響所產生的問題處理，就需加大人才培養力度，要求人員技術水平、實踐能力、鑒別能力等較強，端正自身的工作態度，在數據采集、無人機操控、數據傳輸等各項工作環節中均保證作業操作的規范性；如果是氣候因素影響，建議以地質勘察工作為前提，組建專業化工作小組，應用勘察設備與計算機，也能獲取到相應的信息數據，為無人機航空攝影測量技術應用方案編制提供參考依據，避免測繪階段引發不必要的問題；再考慮儀器誤差因素的影響，工作核心要放在儀器檢測、試運行、維護等方面，使用前能精準校正，較為典型的就是傳感器量化系統誤差，通過防控措施實施，可避免誤差問題持續發生。

3 無人機航空攝影測量在地形圖測繪中的運用

3.1 方案設計

該項目選擇成都縱橫CW-10無人機、索尼7RII相機，分析光線、風速等對無人機勻速的影響，測繪時間設定在下午，控制全體風速最小的時間段，組建專業化的測繪隊伍，結合理論知識與實踐作業經驗，在方案設計時重點考慮四點內容[3]：①各類測繪文件搜集、查閱、分析等，對該項目開展地區近幾年的天氣情況、地質條件、地貌特征等全面掌握，并劃分出無人機飛行區域、繪制航線圖。②控制無人機航攝方向、飛行高度等，強調測繪信息的精準度，信息誤差控制在標準范疇內，一邊測繪一邊傳送，接收人員把具體信息在飛行圖紙上細致標注，為后續分析與項目建設均提供參考依據。③依據地下圖信息內容、控制點及測量區大小，設計與調整航測控制點位置，擴大無人機的測繪范圍，以全覆蓋航攝方式獲取更多的信息數據，并在第一時間完成傳送工作，接收人員根據測繪工作進度整理所有測繪數據，為后期方案編制、影像生成等做好基礎工作。④因影像結合點不同，在相控點布設時要有一定的差異性，建議設置必要的檢查觸點，關系著無人機航攝完成效果。

3.2 航空攝影

由于考慮到測區范圍內的地形起伏變化較大、氣候存在不穩定性的特點，在此次測量過程中，通過采取無人機航空攝影測量技術，獲取更為精確的測量信息數據。本次測量運用CW-10無人機，采取GPS方式，測量人員可以獲得準確的外方位元素，從而順利完成建模工作。運用此類型無人機可以幫助測量人員獲得兩套準確的數據，同時相機成像質量更好，三維效果更佳。為了進一步提升航空測量數據的精確性，有效降低項目測量成本，在執行任務過程中，測量人員決定分成6個不同架次進行拍攝，并制定出5條航線，每個航飛面積不超過1.2km。為了確保地形測量數據精度符合規定要求，將航攝時間定為正午前后兩小時，航向與旁向重疊率達到75%，且航飛范圍覆蓋超出邊界至少100m。在該測區內部拍攝500多張無遮擋的圖片，圖片色彩較清晰，無明顯的反差現象。

3.3 加密點與像控點布設

因該項目在無人機測繪工作開展前就對現場作業實際情況全面分析，并提出了無人機航空飛行的高度建議為700m，設計2架次飛機與27條航線，總航程是320km，測繪時長3h，累計拍攝到2200張有效圖片，對此次地形測繪工作帶來巨大影響。其中，取得良好成效的主要原因與加密點及像控點布設存在密切關系，在設計中突出了不同要求：像控點布設：①區域網布設。基準條件是基線與平高點。考慮此項工程的地理位置較偏遠，設計4條基線、2條旁向跨度基線。再分析測繪現場地形復雜性，在拐角區域布設平高；②監測點為E級GPS控制點，起算點為D級GPS控制點，配置相應的基礎設施與專業化技術人員，作業規范性、標準性有基礎保障。加密點布設[4]：①選擇測量區的突出位置布設加密點，如：山頂、房角、田坎交叉點、道路交叉點；②做好各加密點間距標記工作，在地形圖中按照1∶10000的比例繪制，建議各加密點間距大于1mm；③測繪河道區域、山谷區域時，要注意航測節點標高差，通過提高標高差使平地變為山地，每像對要增加1～2個加密點，既保證地形測繪工作有序實施，又不會對其測繪定向產生不利影響。當加密點全部布設后，才可開展空三測量工作，并調整航測像素精度，可依據實際情況選擇1/3像素或2/3像素，能保證測繪數據精準度。

3.4 采集數據

在此次地形測量工作中，測量人員通過運用無人機航拍攝影測量技術，實現了各項數據的快速采集。為更好地提升數據采集的準確性，確保各項數據可以精確地反映出該地區的真實情況，測量人員可以采用Map Matrix測量系統對數據進行采集。在測量數據采集環節，通過建立三維模型實現全要素采集目標。此外，在處理各項數據的過程中，測量人員還要根據三維立體模型所反映的各項數據，綜合運用數字正射影像制作相應的產品，確保各項數據得到良好的利用。

3.5 外業測量要點

和常規的測量技術相比較，無人機航拍測量技術工作效率較高，但是，受外部地形條件與氣候環境的影響，設備無法實現全面數據采集，需要測量人員進行外業補測，并對最終的測繪結果進行有效檢驗。因為該測區地形較為復雜，在測量工作中受外部環境影響較大，故測量人員針對部分隱蔽區域要采用全站儀設站進行補測，利用激光測距儀或鋼尺用交會法進行量測，進一步提高測量數據的完整性和精度。為了合理確定具體的補測區域，測量人員需要結合之前的信息圖，找到問題區域所在位置，并采用先進的補測技術，提升各項測量數據的合理性與規范性。在數據修正的過程中，主要以內業測圖為核心，對各項內業數據進行校驗，保證各項測量數據與地理信息更加精確。

3.6 精度控制

精度控制主要內容是基本定向（點殘差）、檢查點（誤差）、公共點（較差）最大值，經各環節中對具體數據的傳送、接收、匯集等，生成具體表格[5]。為保證測量結果的精度，該案例對成果圖精度檢查，選擇的是HBCORS網絡RTK野外實測方法，控制外業調繪實地檢測面積為總體面積的30%，只選擇其中56個明顯的物點的實地坐標與圖上坐標對比分析，得到山頂、房角、田坎交叉點、道路交叉點的平面精度與高程精度。并完成了誤差消除工作，掌握傳感器對數碼影像產生的影響，工作人員分別對傳感器的物理鏡頭、感光單元等逐一排查，建立畸變數字模型完成校正工作，根據成圖比例尺控制地面分辨率，再受鑒定焦距影響，獲取2個參數，經相機攝影設置方式調整，無人機測繪高程采集精度與標準要求相符。此項工程開展測量結果精度統計工作，是根據我國現行的相關政策全程化的監管，檢查工程質量是在作業工程量核算工作完成后開展的，并把工程中的不足問題做好標記，在系統平臺中呈現DLG成果、影響成果、DOM成果、竣工圖成果等，只需各部門相互探究與協助，對地形測繪區域驗收、復核，就可精準地控制測繪數據精準度，并達到“無紙化作業”目標。

3.7 數字線畫圖技術

在開展數字線劃圖作業時，應當發揮出全數字攝影測量工作站優勢，及時開展施工作業。首先，在開展測量圖工作時，應當發揮數據優勢，建立出相應的模型，以此來提升工作質量，明確工作開展方向[6]。在開展數字線畫圖作業時，還需要明確人為因素對數據所得結果所產生的直接影響，以此來協調好數據與圖像信息。通過發揮出自動交互形式，在掌握作業流程的基礎上保證工作的有序性，不斷提升數字線畫圖技術的精準性，最大限度縮小誤差。其次，在正式開展測圖工作以前，需要做好定位與研究工作，及時將圖片因素運用特定顏色、代碼等進行處理。最后，需要不斷提升測繪工作人員的專業能力，確保其能夠在工作中按照相關規范與要求進行數據采集，保證數據的精準性。

4 結束語

上述內容是根據具體的實例展開探究，掌握無人機航空攝影測量技術優勢及對地形測繪工作的影響，在整個實施階段強調測繪高程精度控制，并對技術人員專業能力、實踐水平等提出更高要求，才可保證地形測繪工作順利開展，并創造良好的經濟效益。從行業長遠發展角度探析，必須在技術手段方面不斷創新，以科技的力量改變行業發展現狀，推動行業可持續發展。