無人機航空攝影測量在地形圖測繪中的應用

李榮勝

北京京昌工程測繪技術有限公司 北京 100000

就國內而言，航拍技術在軍事開發、礦山開采等領域使用廣泛。目前，在航拍測繪工作中，無人機航拍測繪技術日趨完善，所獲成果也是非常優異。它在使用中表現出了比較顯著的優點，不但反應非常快，時間效率也很高。由于具有上述優勢，因此，在地理信息系統中得到了廣泛的推廣和使用，推動了航空攝影測量技術的發展，推動了我國測繪技術的發展。

1 無人機航空攝影測量技術概述

1.1 數據分辨率高

在無人機使用中，包括動態GPS定位、低空飛行、低空攝影等多種技術，與常規的測量技術相比，在圖像分辨率上有了極大的提高，可以實現毫米級別。同時，無人機航拍技術的使用，也能有效地消除由于人工因素造成的誤差，從而得到更大的發展。

1.2 數據獲取率高

與其他制圖方法相比，無人機航拍技術能夠大大降低制圖過程中所需的資料采集周期，確保在極短的時間里即可獲得精確的制圖結果。無人機航測技術是基于遙測遙控技術、 GPS定位技術和通信技術等的一種新型技術，具有操作簡便、數據精度高和適用范圍廣等優點，極大地提高了數據收集效率，具有更加廣泛的應用前景。

1.3 反應速度快

無人機航拍主要用于低空，所以對氣候和地形沒有太多的要求，只要滿足了基礎的路況條件，就能實現了無人機的起降。與此同時，在采集的同時，無人機也能探測到人工無法探測到的范圍，從而將探測范圍擴大到數百平方公里。

1.4 社會經濟效益好

無人機航攝技術包括網絡技術、通信技術和計算機技術等多項關鍵技術，加之其總體使用費用相對低廉，能夠更加便利和快速地獲得航拍資料，從而推動了經濟效率的提高。此外，通過在低空中的飛行，可以獲得更大的航拍圖像，從而可以提高測繪效率，縮短測繪周期，優化測繪成果，從而為現代測繪技術的穩步發展打下堅實的基礎。

圖1 無人機航空攝影測量

2 無人機航空攝影測量在地形圖測繪中的現狀

無人機航空攝影測量，是一種全新的測繪手段。當前，無人機航拍是其中最具發展潛力的一種，對促進科技進步，實現“數字城鎮化”的發展有著重要意義。就當前的航空影像測量而言，它的使用范圍非常廣闊，因為它的速度較快，測量精度很高，能夠隨著各種情況的變化而變化它的形式和方向，在工程測量和其他有關的領域中都有著重要的意義。目前，隨著我國的快速發展，城市化的速度也在持續提升，許多城市在進行地區規劃、水利布局等工作時，都需要對其地貌進行詳細的研究，因此，對有關資料的要求也就變得更高，對資料的要求也變得更高。利用高精度的無人機航拍技術，將其與測繪系統中的數字測繪系統相配合，可大大降低測繪過程中的后期資料分析和加工難度，從而大大改善測繪結果。

圖2 無人機航空攝影測量內外業一體化

采用無人機航拍技術，可獲得大量的信息，使信息采集數量的增長，更能適應實踐發展的需要。無人機航測技術因其靈活性強、費用低、運行方式簡便等特點，在我國的測繪業中發揮著日益重要的作用。在施工階段，對施工階段的施工質量有很大的要求，因此，要保證施工階段的精度是非常重要的。由于無人機航拍具有較高的費用，因此，對這項技術進行深入的分析和研究，進而促進無人機航拍在地形圖繪制中的應用[1]。

3 無人機測量技術的影響因素

3.1 DOM工藝

DOM工藝的主要應用是在無人機航拍結束以后，對其數字化照片和各環節的效果進行采樣，并對其變形進行校正，提高效果的標準。DOM工藝的實施也是依賴于無人機低空拍照來采集信息和數據，并實現內定向、相對定向、絕對定向三種定向，然后對相關數據進行正射矯正和圖像拼接，從而得到最后的DOM結果。在目前階段，DOM工藝在航空拍照測量中，主要的運用就是對測量圖像進行控制，通過將圖像數據和信息數據進行有機融合，并與空中三角測量技術一起，對具體的測量結果展開研究，從而得到所測量區域的真實特點，從而實現對有關信息的處理和反饋。此外，在進行實際測量時，還要注意基本控制點的位置的選取，盡量減少由于對控制點的測量誤差而對總體地形圖繪制工作的影響[2]。

圖3 DOM技術具體操作流程示意圖

3.2 空中三角測量技術

在進行無人機航拍的時候，空中三角測量技術也是最常用的技術，它的實現是利用相應的航空數字攝像設備來進行整個地形圖的測量。在這種條件下，為了更好地保證觀測工作的可靠性，必須加大對空中三角法的運用力度。空中三角形測繪技術的重要作用是確保地理信息系統的工作在某種程度上達到了一個科學的程度，進而達到了對地理信息系統進行信息處理的目的。另外，在完成了相關的繪制步驟后，還需對其細節進行深入的分析，從而有效的確保測量數據與繪制地點能夠一一匹配，最大程度保證測量工作參數數據與地形圖繪制比例的完善，從而滿足測繪工作發展的總體需求。從這一點可以看到，要使空中三角測量技術最大限度地起到關鍵的作用，必須強化對具體的控制，從而促進整個測繪工作的發展。

3.3 數字劃線圖技術

數字劃線圖技術的實現是以全數字攝影測量作為依據，在對應的工作站上進行一套的測試操作，最終與特定的操作方法相配合，來實現對測試的成果的轉化。它的技術關鍵在于以下幾個問題：第一，在進行測繪的時候，要盡可能地保持資料的精確性，并要構建相關的資料建模來保障數字線劃圖的工作的品質，同時還要強化對人工的控制，以保證資料和影像的一致。此外，利用自動化互動方式保證工作過程的有條不紊地進行，達到提高數據準確性，有效地控制錯誤的目標；其次，在成圖工作開展前，還必須對不同的圖像要素采用特定的色彩，編碼來確定它們的位置；第四，測繪工作的進行對專業人才的專業化程度也有了一定的需求，所以要在強化技術訓練的同時，適當地解決有關的不良影響，保證測繪資料的精度和完整[3]。

3.4 無人機補測技術

在無人機地面測量中，除上述所述技術之外，無人機補測技術也是非常關鍵的一項技術，它可以用補測的方法來達到測量工作的有關要求。在進行地理地圖的繪制的過程中，需要對測量的范圍進行詳細計劃，并對其進行內部的參數調節，對于一些人工無法到達的范圍，可以使用無人機進行繪制，這樣可以保證數據的精度和時效性。在這一環節中，若有錯誤，則必須從頭再來，這樣必然會導致工作的重復和資源的消耗；利用無人機進行補點觀測，既能確保總體測繪工作的品質，又能節約人力和時間。但無人機補測技術的使用也有其弊端，即會影響到測繪工作的可視化。針對上述問題，本項目提出采用手動輔助觀測的方式，強化對UAV觀測過程的控制，以保證觀測結果的準確性。應當指出，在進行成圖時，必須對預先設定好的參量進行適當的設定，以使成圖結果具有科學性和合理性。

4 無人機航空攝影測量技術的實際應用

隨著我國城市化進程的不斷加快，尤其是在中心城區及其周圍的建筑用地，其大規模、高精度、高分辨率的地形圖信息必須得到及時的及時更新。而無人機航拍測量技術的使用就可以解決這一問題，并通過對DSM的自動對比，獲得了在不同的時間點上的DSM檢測結果，并與DOM進行套合，從而獲得最后的檢測結果。在一個城市的發展中，不可避免地會發生一些突發的事情，而要將它們妥善地解決，一個關鍵的條件就是要擁有精細、準確、直觀的影像資料，并且要保證數據的有效性和實時性。而無人機航空攝影測量技術可以為城市緊急任務提供所需的測繪數據，因為其具有速度快、靈活性強，并且將無線通信、計算機以及3S技術等各種先進技術相融合，因此可以在最快的速度為城市緊急任務提供高效的測繪數據。

相對于常規的測繪方法，無人機具有其自身的優越性，因此，無人機航拍測繪技術具有很大的發展潛力。近年來，無人機成圖技術在我國的運用越來越普遍，本文就筆者在實踐中的一些體會，做如下幾點探討。

4.1 實際工程

以一個具體的工程工作舉例，有一個風場地區地形圖繪制的項目，該項目的面積大概為5km2，經過實地踏勘之后，我們看到，該項目的地勢非常的好，雖然不太健全，但是有很多的農田道路，這對于進行外業早期像控點的布置和后續的調繪工作非常有利。工作人員根據乙方的要求，選擇了1:2000比例尺的目標，對該項目的區域范圍進行了測量。在實施過程中，我們要嚴格遵循國家法規、行業法規，并將其運用到無人機航空照相中，從而有效地提升了測量的工作效率，測量的準確度，從而提升了項目的品質。

4.2 空中三角測量分析

在制定空中三角形的測繪計劃時，必須做好各種預備工作。本文介紹了兩種可供選用的計算機制圖技術，即：UAV家庭照相綜合制圖系統和PAT-B波束法調整軟件。計劃完成之后，就是要把精力放在如何改進工作上。在進行數據的制作時，工作人員要進行格式的標準化，可以將全部圖像都轉化為jpg格式，需要考慮到需要選擇的攝像機，要根據具體的條件來選擇合適的攝像機。我們需要對現實中的狀況有所認識，因為種種因素，無人機并沒有裝備有專門的照相機，因此會產生一些畸變差也是很常見的，特別是在圖片的邊緣，很可能會產生一些邊緣畸變，因此需要一個專門的處理程序。對已完成的照片和資料必須要按時、精確的輸入，要設置精確的參數，確保軟件能夠實現自動導向。這樣可以清晰地顯示出在測定時的航跡偏差，并且因為有了自動定位技術，所以去掉多余的像素點非常容易，并且可以交叉進行修改。在測試完畢之后，要對所獲得的結果進行及時的處理，確保所獲得的結果與所需的結果相一致，并利用適當的軟件，進行好的數據分析。

4.3 數字線劃圖研究

在進行數字化線劃圖的過程中，工作人員要利用太空遠景全數字攝影測量工作站，利用CAD軟件對其進行分析和處理，在輸出的過程中必須確保其模型與需求相一致。在測繪地圖的時候，工作人員應該事先建立一個電子模式，也就是所謂的定位。因為工作的特點，內部的測定會有很大的偏差，因此，工作人員應該對其進行及時的觀測，并對其進行嚴格的操作，盡可能地減少其偏差。另外，在進行測定時，要確保準確的位置，構成要素的差異，以及使用的線型和色彩都要講究。要想改進工作，就必須加強員工的訓練，增強員工的素質，降低人為的誤差。

4.4 采集正射影像

在測量結束之后，要對其進行有效的數據分析，首先要對其進行有效的收集，再利用軟件對其進行加密，最后再將其導入到應用中。工作人員首先要對資料進行比對，再產生DSM，過濾過程不可忽視，對DEM的分析也要仔細。在產生正面圖像的時候，可以使用無人機和衛星圖像整合的制圖技術，這樣可以極大的提高資料的精度，并且增加工作的效率。

5 結語

總之，利用無人機航拍觀測技術，可以有效提高地形圖信息的精確度和實時性，具有高效率、低成本、快速響應等優點，已成為當前地形圖研究的熱點。所以，在今后的使用中，要繼續對無人機航拍測量技術進行深入探討，同時要對目前在地貌繪制中出現的問題進行有效的處理，為提高測量的精度和技術的應用效果提供最大的依據。