基于無人機航攝的大比例尺數字化地形圖測繪研究

汪選濤+劉乃文+范忠禮

摘 要：在本文研究中對無人機航攝測繪作業過程中，基于大比例尺地形圖應用情況進行了研究和分析，著重對大比例尺地形圖環境中無人機航攝測繪的應用狀況進行的了解。而在本文研究中根據新疆地區某區域大比例尺地形圖應用情況進行分析，為無人機低空航攝數字成圖提供參考經驗。

關鍵詞：無人機航攝測繪；大比例尺地形圖；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.146

1 前言

無人機以其靈活性、機動性的特點在諸多領域被廣泛應用，尤其現代低空無人機攝影測量技術的發展，使得其在測繪領域發揮更加重要作用。本文研究中會以某地區大比例尺數字化地形圖測繪進行深入研究，以期望對無人機航攝測繪大比例尺地形圖的應用流程進行系統闡述與應用分析。

2 無人機航攝概述

目前，國內無人機的類型主要有旋轉翼類、固定翼、氣球型這幾種。而每種無人機的使用都會根據所處的環境而應用合適的無人機，以達到最佳航攝測繪目的。對無人機（UAV）技術進行了解，其與人工操作方式相比不單單在效率上有了提高，還所具有諸多優勢，如易于攜帶、具有靈活性、分辨率高等特點。而大比例尺的測繪任務就是對地面測量范圍相對較小，一般保持在10km?左右，所以對無人機航攝測繪技術要求較高，不但要求精準度高，且所航攝的影像也更加清晰。[1]因此，通過無人機進行大比例尺地形圖的測繪工作尤為合適。

如從理論上來分析，因無人機在空間分辨率上滿足了大比例尺地形圖測繪的要求，但是在實際操作方面仍沒有相應的成圖技術給予支持。并且，對國內無人機技術硬件情況應用情況進行了解，大多還是依靠國外進口所應用。而在軟件方面也不不夠成熟，經常性會存在一定故障問題，嚴重影響了無人機的正常使用。[4]即使在環境狀態好的情況下進行無人機作業，且以1：1000地形圖進行航攝測繪仍存在一定困難，更多航攝測繪工作仍是在平原地區所進行，而在起伏高原地區則不能完全進行精準測量。

3 數據采集和處理

本文無人機航攝區域，盡管存在地形起伏，測區建筑物最高程為110m，最低點高程約-5m，完全滿足無人機航攝測繪任務。

（1）測量之前準備工作。在進行實際測量之前要將準備工作考慮齊全。如對所要測量的平面和高程控制測量情況進行確認，要在所測繪區域內布置GPS控制點，且所控制的區域要呈三角網狀分布。

而在布置好GPS控制網之后要對坐標系中找準標點，且能夠將點位三維中誤差控制在2.5-4.5mm之間；對GPS控制點的應用上可以采取二等幾何水平技術標準進行觀測，以作為水平控制網進行測定。而對水平情況進行安排之后要對高程誤差進行控制，且也要保持在0.1-0.9mm范圍之間，以此能夠滿足大比例尺地形圖的測繪工作。

（2）無人機攝影測量數據采集和處理流程。無人機作業過程中所攝影測量的數據如何采集，以及如何通過流程進行快速處理則是要嚴格按照流程進行的。首先，進行測繪之前要進行成像控點的布設，且能夠根據所布設的點來進行準確航攝測繪。[2]一般情況下，進行外業數據的控點布置可以將正方形木板（尺寸控制在50cm左右即可），通過噴射“十”字之后放置于控點位置，以此能夠在無人機航攝測繪中找準控點；或者直接在控點位置噴射“十”字，也可以達到無人機航攝影像的識別。而在開始進行大比例尺地形圖測繪之前要對航高、胖相重疊度、航向重疊度等進行設定，也要對無人機實際飛行時間等進行控制，能夠保證無人機在作業過程中對整個測量區域進行覆蓋測量；對于航高進行設定，一般控制在150m，而實際飛行之后要根據地面監控電腦對無人機實際飛行情況進行監督，對其受到外部影響情況進行時刻了解。而在飛機飛行階段要架臨時GPS基站，要保證無人機在空中作業中能夠實時的將航攝測繪數據傳回地面，而地面能夠控制無人機在攝像平面精準度上保持在3cm左右，且在垂直距離上保持在5cm之間。

其次，進行業內的數據處理工作。一般在飛機結束作業之后返回地面，然后會將無人機中的原始影像文件導入計算機當中，且通過圖像生成軟件進行DOM的處理，能夠以建模的形式來進行密集點云，形成最終的高清成像。最后所應用的圖像生成軟件一般會以投影坐標的形式進行高清地圖，因新疆地區海拔本身較高，所以為了能對地平距歸算到投影面變形過大的問題，可以使用任意帶來達到所測區域的平均高程平面直角坐標系統。[3]并且，在密集點云生成上是根據地面所傳輸的表面數據所生成，能夠對房屋、植被等地表數據進行過濾，且通過平面坐標的方式轉換為數字高程數據。

4 無人機航攝測繪大比例尺地形圖應用不足

在應用無人機進行大比例尺地形圖測繪過程中并非完全滿足預期要求，雖然在前期準備的周全工作，但是在無人機實際飛行中仍存在諸多不穩定因素，對其實際應用范圍造成一定制約。因此，將無人機航攝測繪中的大比例尺地形圖應用情況進行完善，不但要通過不斷的測試研究，還要在實踐中不斷汲取實際操作的相關經驗。

參考文獻：

[1]孫曉靜，王春來，趙蕊.無人機航攝系統測繪1：1000大比例尺地形圖精度分析[J].中國科技信息，2016（20）：43-44.

[2]謝海波.淺析無人機航攝系統測繪大比例尺地形圖應用及常見問題處理[J].低碳世界，2016（07）：44-45.

[3]高志國，宋楊，曾凡洋.微型無人機航攝系統快速測繪小區域大比例尺地形圖試驗分析[J].工程勘察，2015（12）：71-75+86.

[4]薛永安，王曉麗，張明媚.無人機航攝系統快速測繪礦區大比例尺地形圖[J].測繪地理信息，2013（02）：46-48.

作者簡介：汪選濤（1988-），助理工程師，從事航空攝影測量、地籍測繪、數據庫建設等相關管理工作。endprint