無人機攝影測量技術在數字化地形測量的應用

曹政偉，章郭健

（浙江臻善科技股份有限公司，浙江杭州 310012）

0 引言

隨著我國科學技術的快速發展，在地形測量行業當中，數字技術的有效應用，使地形測量工作更加方便快捷，借助無人機設備應用其攝影測量技術，在數字化地形測量當中更是發揮了重要作用。無人機操作簡單，并且測量結果相對精準，在目前地形測量工作當中深受人們的關注，相關測量人員也大多喜歡應用無人機設備開展地形測量工作。隨著時代的發展，無人機攝影測量技術在數字化地形測量中的應用也越來越廣泛，不僅有效提高了測量效率，而且使測量結果的準確度得以進一步提升。可見，無人機在數字化地形測量當中已經擔當了越來越重要的角色，在未來發展當中，也將會成為數字化地形測量工作的重要發展方向。

1 無人機技術概述

1.1 發展歷史簡介

在我國飛機行業產業化發展的進程當中，無人機技術的出現以及應用，在各個領域都發揮了重要作用，并且具備著極為廣闊的發展前景，無人機技術的應用價值也相對較高，主要由于不需要真人駕駛，通過無線電遠程控制以及計算機控制便能夠實現無人駕駛，在我國主要采用這兩種方式對無人機進行有效操控，在搶險救災、地形測量以及勘查等方面都發揮了重要作用。

在實際應用的過程當中，無論開展怎樣的任務，都無須真人駕駛，這就使無人機技術的應用范圍得到了進一步拓寬，尤其在一些危險的環境下開展任務，應用無人機進行勘測，往往取得驚人的效果。當然，無人機也分為民用和軍用兩種，軍用無人機在偵查以及通信方面發揮了極大的作用，而民用無人機主要應用于氣象、農用等方面。隨著無人機技術的快速發展，在其他領域也得到了廣泛應用，比如在數字化地形測量當中，無人機攝影測量技術發揮了重要功效，有效提高了我國數字化地形測量的精確度[1]。

1.2 無人機攝影測量系統分析

無人機攝影測量系統相對完善而且穩定，在實際地形測量當中，能夠充分運用無人機攝影測量技術展開測量，并且得到更加準確的測量數據，因此在實際地形測量應用中相對廣泛。無人機攝影測量系統主要由軟件和硬件組成，包括飛行控制模塊、無線通信以及地面控制等幾個部分，對無人機的飛行高度、速度進行充分控制，保證無人機運行穩定，同時借助通信及時傳遞數據參數，地面人員通過接收裝置的反饋信息，實現及時控制。在開展測量工作的過程當中，能夠有效進行地形測量，做好控制管理工作，利用無人機攝影技術得到的測量結果，并有效得出數字化地形數據。目前，在應用無人機開展數字化地形測量的過程當中，需要指定無人機的測量路線，因此要精細檢查，保證收集信息的準確性以及有效性，不僅如此，還要使信息傳遞速度進一步提升，進而及時獲取真實測量數據，才能夠保證數字化地圖更加符合真實的地形地貌，使數字化測量的效率以及質量得到充分保障。

1.3 測量原理分析

無人機設備實現攝影測量功能，主要的原理在于在無人機之上配備了相應的數碼相機，能夠充分完成攝影工作，并且考慮到攝影環境問題，利用數碼相機能夠實現垂直以及傾斜等多角度的拍攝，也能夠保證圖像具備高分辨率。在實際應用過程當中，常采用五鏡頭傾斜系統，并且通過無人機GPS系統有效獲取POS數據以及像控點數據，借助相關軟件對所獲得的數據進行有效整合，形成三維模型及相關數字化影像，進而實現對地形地貌的有效測量。在應用傾斜技術進行拍攝的過程當中，為了保證畫面與實際地貌相符，還需要對數據進行校正處理，并且保證光色均勻，實現影像的有效匹配，完成數字模型的生成等等[2]。

2 無人機攝影測量技術應用優勢與作用

2.1 優勢分析

2.1.1 測量可靠性強。無人機攝影測量技術在進行數字化地形測量的過程當中，需要保證測量數據的精準度，為了有效降低測量偏差，在實際測量中可以應用近景航空拍攝的方法，一般保證無人機高度在50～1000 m，在此范圍內進行無人機拍攝測量，能夠有效保證測量精度，能將精度控制在10～50 cm，根據地形測量相關標準，測量精度在1 m以內，能夠使數字化地形測量結果達到相關標準和要求，進而有效保證測量效率以及質量。在應用無人機技術進行拍攝的同時，通過可視化遠程控制也能夠對地點現場進行精準拍攝，借助遠程操控也能夠有效控制拍攝點以及相應的拍攝范圍，根據實際需求，控制無人機飛行方向。而且在數字化地形測量中，借助應用系統平臺，能夠有效反饋出無人機的拍攝路徑。如此一來，便能夠及時查缺補漏，一旦出現拍攝漏點，能夠及時進行補拍，保證數據參數的完整性。可見無人機攝影測量技術具備著更高的精度[3]。

2.1.2 具有安全性。在傳統地形測量工作當中，采用GPS技術進行遠程控制，在惡劣天氣下受到云層的影響，導致測量不夠精準，在特殊地形下也很難保證測量準確度，而通過無人機技術則能夠有效減少誤差，適用于各種復雜地形，能夠準確地測量相應數據，尤其是在一些較為惡劣的環境下開展測量工作時，受到外界環境的影響，很容易給探測人員的生命健康帶來影響。通過無人機設備，則能夠有效代替人工測量，安全性得到了極大提升。不僅如此，采用無人機設備進行測量，可以根據實際情況，隨時調整高度，在不同的地形地勢面前，都能夠完成攝影測量任務。管理人員只需要通過遠程計算機控制，便能夠使地形測量工作得到有效開展，并且能夠推出精確度較高的數字化地形測量結果，具有極大的現實意義。

2.1.3 靈活度相對較高。利用無人機開展地形測量工作，具有較強的靈活性，無人機在設計過程當中，體積較小，而且具備充足的動力，可以通過遠程遙控實現各種靈活性操作。在實踐應用的過程當中，針對難以測量的地形地貌以及復雜區域都能夠進行攝影測量，不會因為地形復雜，而使測量任務無法開展，具有較強的適用性，在各種環境下都能夠進行靈活操作，完成攝影測量任務，每天能夠針對200 km2范圍內的地形進行有效測量。

2.2 應用分析

在數字化地形測量任務當中，采用無人機技術能夠有效推動數字化測量的效率以及質量。應用相關的應用系統能夠快速完成數字化轉換，形成精準度較高的數字化電子地圖。無人機在攝影測量技術應用的過程當中，借助可視化控制平臺，可以對測量地點進行定點拍攝或者抓拍，進而有效捕捉地形地貌的具體特點，采集相應的數字化信息，反饋到工作平臺當中，通過數字化技術對收集到的信息進行有效處理，進而形成數字化地形圖，如此便能夠將收集到的數據信息轉化成直觀的圖像。不僅如此，在以往技術匱乏的情況下，針對偏遠地區的盲區問題很難得到解決，而通過無人機則能夠對該區進行定點攝影測量，進而獲得相應的地形數據，大大地減少了工作難度，并且有效提高了測量數據的精準度。

3 無人機攝影測量技術在數字化地形測量的應用策略

隨著科學技術的快速發展，給人們的生活帶來了極大的改變，在地形測量過程當中，技術的進步也使地形測量更加快速便捷高效。技術產品的優化創新，也使攝影測量技術得到了進一步改善，無人機攝影測量技術在數字化地形測量工作當中的應用，有效解決了復雜地形測量困難問題，在我國科學技術研究領域也具備著一定的劃時代意義，以下針對無人機攝影測量技術的具體應用方法進行簡單分析。

3.1 應用無人機攝影測量優化測量手段

傳統的地形測量技術，在應用的過程當中，針對較為復雜的地形地勢很難進行有效測量，會消耗大量的人力物力，還具備一定的危險因素，不利于保障測量人員的安全。借助無人機攝影測量技術，則能夠有效解決這一問題，進而充分發揮無人機技術的優勢，使地形測量工作得到有效改善。對于復雜地形的數據信息也能得到有效收集并實現成像功能。應用無人機技術時，主要是借助GPS定位，可以實現圖片信息以及地理位置信息間的有效融合，通過信息傳遞反饋到控制平臺，快速生成相應的數字化電子地形圖，通過計算機技術與數字化圖像信息相互結合，并借助信息地形測量系統的進一步分析和加工，便能夠呈現出可視化的影像，既能夠保證數據信息的科學性以及準確性，同時能夠更加直觀地將地形地貌展現出來，有效提高了地形測量質量[4]。

3.2 像片測量法應用分析

應用無人機攝影測量技術，開展地形測量工作的過程當中，做好像片測量以及控制點的確定工作至關重要。在實踐應用當中，也是技術的重點內容，在開展數字化地形測量時，借助像片測量技術，有效控制像片測量點以及控制點，進而保證在所規定的測量區域內進行操作，無人機操作人員通過對無人機控制點的有效維護，進而使測量工作得到有序開展，提高測量效率以及質量。

在布設像控點的過程當中，要結合實際情況，在航向6片重疊區域內進行布置，在選擇點位的過程當中，也要保證高程差相對較小，在設計航線的過程當中，也要保證圖像的精準度，使地面分辨率在0.15 m，同時也要做好攝像區域的劃分工作，以長方形為主要分區模式。并且要保證所測量地形高度差在航高1/6范圍內。在實際航攝的過程當中，要選擇大氣透明度相對較高的氣候環境，還要保證植被不會影響到成像質量，拍攝時間的選擇，要根據不同的地點進行合理確定，才能夠保證航攝質量。

3.3 空中三角測量技術應用分析

普通的攝影測量技術在應用的過程當中，需要經過后續復雜的處理才能夠得出完整的影像，而通過空中三角測量方法在實際地形測量當中的應用，能夠有效提高測量精確度，降低后續影像處理難度，具有較高的實際應用價值。通過立體的測量方式，有效減少控制點，使攝影測量效率得以進一步提升，并保證攝影質量。通過先進的科學技術，采用代碼的方式使無人機攝影測量實現自動化，按照指定要求完成測量任務，使測量更加科學高效。

在應用空中三角測量技術時，針對標記點、攝影質量見證書以及工序設計等，要進行科學把控，這是保證空中三角測量技術得到高效應用的關鍵。對控制點的精度也有著一定要求，根據不同的地形地貌，在山地、丘陵、平地等位置進行測量，點位以及間距誤差的要求也有所區別，滿足相應指標才能夠保證技術的應用效果[5]。

3.4 數字化地形圖繪制方法分析

在數字化地形測量工作當中，應用無人機攝影測量技術，最終的目的是要完成對所測量地形地貌的數字化電子地圖的繪制工作。在繪制的過程當中，為了保障所收集到的地形數據以及相關參數的準確度，相關技術人員要對獲得的數據信息進行充分研究，制定科學的數字化技術應用計劃。在測量當中應用無人機攝影技術，獲得清晰度較高的照片，借助比例尺模式進行繪圖，進而得出相應的電子地形圖。在繪制的過程當中，面對一些特殊區域，比如河流和湖泊等，在收集相應的地理數據信息過程當中，可以借助無人機攝像功能，對地形數據進行有效測量，通過無人機技術能夠對測量數據進行數字化分析，進而得出準確的地形測量結果。

與此同時，為了使電子地圖的質量得以進一步提升，相關繪制人員也要充分利用無人機攝影測量技術，對地形數據信息進行全面整合，進而通過數字化技術的有效應用，完善設計方案，保證技術的應用效率，而后根據無人機攝像得到的地形地貌圖片，制定出與實際情況相符合的數字化地形圖。

4 結語

充分利用無人機攝影測量技術能夠使數字化地形測量工作得到有序開展，提高測量效率以及質量，并且有效提升了數字測繪效果。無人機技術的進一步發展，在地形測量當中的應用也越來越廣泛，對于促進我國國土資源建設事業的進一步發展也起到了關鍵性作用。因此，一定要不斷優化完善無人機技術的開發以及實踐應用，在數字化地形測量當中能夠發揮出更好的作用，進而為我國地形測量事業的進一步發展奠定堅實的基礎。