無人機航空攝影測量在小區域測繪中的應用研究

段隆輝

（佛山市高明區不動產登記中心，廣東 佛山528000）

在現代測繪建設工程中，地形圖測繪技術是必不可少的一個工作任務項目。在具體開展地形圖測繪作業的過程中，對測繪數據精準性要求要對較高。尤其是隨著無人機科技的進步，無人機航空攝影測量技術，以其成本低、效率高、操作靈活、且測繪數據精準的優點，實現了廣泛的應用。

1 無人機航空攝影測量技術的相關概述

無人機航空測量技術是一種新型的地形圖測繪技術，該測繪技術主要是以無人機作為飛行平臺，并且以高分辨率的數碼相機作為傳感器（見圖1），在測繪的過程中，應當充分利用3S技術開展測繪工作（遙感技術、地理信息系統和全球定位系統的統稱)。3S技術是一種現代信息技術，主要是將空間技術、遙感器技術、衛星定位技術、導航技術和計算機、通訊技術相互結合起來，以對空間信息進行采集、處理、管理、分析、傳播和應用，從而獲得精準的航測遙感數據。

圖1 無人機航測系統組成

與傳統的測繪技術不同，無人機航空測量技術在應用的過程中，具有成本低、靈活機動、結構簡單等優勢，并且在眾多的領域都得到了廣泛的應用，滿足了測繪工程的相關要求。無人機航空測量技術之所以能夠實現廣泛的應用，主要依賴于其獨特的測量特點。具體來說，主要有以下四個：

特點一：準確度較高。無人機航空測量技術中，無人機的飛行高度較低，一般在50～1 000 m之間，屬于近景航空測量。在具體測量的過程中，其測量的精度范圍通常在0.1～0.5m之間，其測繪的精準度比較高，能夠為測繪工程提供精準的測量數據和信息，滿足測繪工程的需求。

特點二：機動靈活性較強。在利用無人機航空測量技術的時候，機動和靈活性較強，具有較強的適應能力，在具體使用的過程中，極容易達到人力所無法達到的地方，進行測繪工作，以收集到相關的信息；另一方面，無人機航空測量中，對地形、天氣環境要求相對比較低，無論是地形多么復雜、天氣環境多么惡劣，都能在低空飛行的過程中，直接獲取地形的相關影響和信息，不會影響作業[1]。此外，在無人機航空攝影測量的過程中，即便是在作業的過程中，設備出現一定的故障，也不會出現人員傷亡的現象，具有極高的安全性。

特點三：作業效率高。與傳統的人工測量技術不同，無人機航空攝影測量技術，主要是利用無人機做載體，并且在無人機上搭載彩色數碼設備，以對地表影像進行快速的獲取，并利用相關的科技，將所采集到的影響轉化為三維可視化的數據信息。之后，利用網絡技術，將信息傳遞給工作現場。在實際應用中，這一過程時間非常短，效果相對較高。

特點四：成本低、操作簡單。該測繪技術應用的過程中，應用范圍廣，使用成本較低、耗費較低，并且系統的維修和保養比較簡單，其性價比較高。另外，無人機測量技術操作相對比較簡單，只需要對操作員進行短期的培訓即可。

2 無人機航空攝影測量技術應用案例

無人機航空攝影測量技術作為一種新型的測量技術，在具體測量的過程中，利用無人機掛載數碼設備，在小區域測繪、大比例尺地形圖的制作、城市規劃的建設中，都實現了廣泛的應用。在本次研究的過程中，筆者以C市二級公路測繪作為案例，對其進行了詳細的研究。

在C市全長約為95 km帶狀地形測量中，其地勢平坦，道路順利平緩，路面為瀝青混凝土結構。為了滿足C市城市發展的要求，需要選擇走廊帶繞行過境。因此，必須要在施工之前，按照1∶2 000的比例，利用無人機航空攝影測量技術，對C市的帶狀地形圖進行測量。在具體使用無人機航空攝影測量技術的過程中，必須要參考我國所制定的相關標準，如《城市測量規范》、《地形圖圖式》、《全球定位系統城市測量技術規程》等，同時對測繪產品的質量驗收規范，以及測繪產品質量評定的標準進行有效的落實。之后根據C市二級公路的實際需求，將測圖的比例設置為1∶2 000，并設定一定的高程，以開始進行無人機航空攝影測量工作。

3 無人機航空攝影測量技術的具體應用分析

在具體利用無人機航空攝影測量技術時，主要包括兩個部分，即航空攝影數據的采集和內業數據處理流程。

3.1 航空攝影數據的采集

在利用無人機航空攝影技術進行航空數據采集的過程中，要做到四點：

（1）設置無人機系統

在C市二級公路工程的無人機航空測繪過程中，選擇無人機為大疆PHANTOM 4 ADVANCED旋翼無人機，無人機上的數碼設備分別為1英寸的CMOS數碼照相機，其像素為2000萬，鏡頭為8.8mm的定焦鏡頭，符合無人機低空航空測繪的相關規定。并使得在具體的測繪過程中，保持攝影具有較高的清晰度。并且根據測量當天的天氣晴朗的狀況，對數碼設備的相關參數進行設定，使其感光度為200，以免在攝影的過程中產生較多的噪點；光圈值為8，以有效保證攝影測繪過程中的最佳畫質；快門速度為1/500 s，以有效避免在在拍攝的過程中，因無人機抖動而造成畫質模糊的現象。

（2）布設像控點

在具體的測繪過程中，根據《低空數字航空攝影測量作業規范》中的相關規定，對像控點進行科學的布設，以有效保證攝影測繪目標清晰、利于刺點[2]。在C市二級公路工程的測繪過程中，根據測繪1∶2 000的比例要求，以道路的拐點、交匯點進行像控點布設，并在此基礎上利用RTK進行測量。在本次測繪過程中，一共設置了10個平高點，并且為了確保測繪的精準度，分別在測繪區的周邊、中間布設了4個和2個像控點。

（3）區域網布設與航線規劃

在具體航測過程中，根據C市二級公路工程1∶2 000的比例尺、地面分辨率、測區地形等因素，進行綜合考慮，并規劃出無人機航空攝影測繪的區域網布設與航線。在具體規劃設計的過程中，使其呈方形或矩形，并且保證航向覆蓋超出實際所拍范圍的2條基線之外的范圍之內。

（4）采集航空攝影數據

由于在本次航測過程中，所選擇的天氣晴朗無云，風力較小，因此在具體的航測過程中，進行了20 min的拍攝，并且保證在拍攝過程中，使得無人機上的數碼相機保持正射視角、東西南北45°視角處各設置一個架次。一共設置5個架次，并且保持無人機保持150 m的航高，進行數據的采集[3]。

3.2 內業數據處理流程

將無人機航空攝影所采集的所有信息數據、影像等信息資料，充分運用先進的網絡數據，對其進行處理。在處理的過程中，要遵循一定的處理流程（見圖2）進行。

圖2 無人機航空攝影信息數據處理流程圖

在具體處理的過程中，先將所采集的所有信息數據進行導入，并且在具體導入的過程中，鑒于本次采集過程中，所獲取的影像、數據信息較多，可將整個區域的數據信息進行劃分，使之變成5個子集，之后再進行數據處理。如此一來，就在很大程度上大大加快了數據的處理速度；數據導出之后，利用手動的方式在工作區內添加相片的控制點，之后軟件會自動對照片上的信息進行讀取，并計算出相片的姿態，自動尋找影像件的同名點、自動對照片進行匹配，以實現對所采集數據的優化排列。之后，在此基礎上，對所優化的排列的數據信息進行深度重建，并生成點云、網絡和紋理。并且軟件會根據之前所設置的參數，生成相應的密度的點云，并且根據選擇疏點云、密集點云以生成不規則的三角網，從而進行紋理的映射；最后，將所生成的紋理三維模型用軟件進行導出，還可以采用多視圖像三維重建技術等，自動完成正攝像的糾正和拼接[4]。

4 結束語

綜上所述，無人機航空攝影測量技術是一種新型的測繪技術，在具體的應用過程中，具有準確度高、機動靈活、作業效率高、成本低和操作簡單等優勢，尤其適用于小區域內的測繪工作。在本次研究的過程中，結合C市二級公路工程的測繪工作，并利用無人機和數碼設備，準確地采集了相關的數據，并在此基礎上利用相應的處理軟件，生成了三維數字模型和正攝像圖，滿足了測繪工作的需求。