無人機航測在大比例尺地形圖測繪中的應用探究

徐 勇

（中國建筑材料工業地質勘查中心安徽總隊，安徽 合肥 230000）

在居民區等復雜區域建設過程中，大比例尺地形圖工程測繪效率會受到嚴重影響，甚至還會出現很多無法施測的區域。在傳統航空攝影測量技術實施過程中，除了昂貴的航攝儀器外，對天氣等因素要求很高，無法在小面積大比例尺地形圖測繪上發揮出作用。而無人機航測技術攝影周期極短，成本較低，已經在很多測繪工作之中得到應用。

1 航空攝影測量的發展

（1）航空攝影測量概述。在攝影測量發展過程中，航空攝影測量屬于其中的分支結構，該技術在近年來發展十分迅速，而且具備測量面積廣、地圖格式多樣性等特點，受到了相關行業的高度贊揚。所謂航空攝影測量，主要是以飛機或者是其他飛行設備為基礎，安裝航攝儀器，提前制定好飛行路線，其中配備的航攝儀器可以對遙感影像進行連續獲取，實現對控制點的有效測量。之后，工作人員可以利用特定儀器，構建三維立體采集等工作內容，最終呈現出不同形式的地圖產品。站在實際工作角度來說，航空攝影測量作業主要涉及兩部分內容，即航測外業和航測內業。其中，航測內業主要進行像片獲取、像片控制點聯測等工作。內業作業主要是處理得到的影像，以及三維立體采集等內容。

（2）航攝相機及航攝像片分類。航攝影像的獲取屬于是測量作業開展的第一步內容，更是后續工作開展的基礎所在。所以說，具體航攝影像好壞情況，與后期航測作業質量息息相關。現如今，航攝儀器越來越先進，遙感影像格式也出現了變化。站在物理屬性角度來說，航攝影像主要包括膠片式和數碼式兩種類型。其中，膠片式影像主要是在相機拍攝之后，對其中的底片進行獲取，之后通過沖洗和打印形式來得到像片。數碼影像則是在拍攝完成之后，對電子形式的數碼影像進行直接獲取，并不需要進行沖洗等操作，便可以直接參與到后期工作，讓整個工作流程更加便捷。截止到目前，在航攝相片獲取上，主要以數碼相片為主，傳統膠片式方式漸漸被替代[1]。

（3）無人機技術的興起。在傳統飛機攝影測量工作開展過程中，雖然能夠展示出很多優勢，但由于測量成本較高，開展程序較為繁瑣，導致很多測量無法通過該種方式得到準確結果。隨著計算機技術的發展，以及經濟市場的完善，無人機測量技術逐漸被人們所熟知。在無人機航空攝影測量系統構建上，主要包括以下幾部分內容，即無人機飛行裝置、飛行控制系統以及地面裝備系統等。在飛行裝置配備上，涉及到傳感器、導航器等設備，而且在無人機巡航速度、抗風能力等方面均有明確要求。其次，在飛行控制系統研究上，主要是確保飛行平臺能夠始終處于正常工作狀態，這其中包括慣性導航系統、信號接收機等。截止到目前，很多無人機上均會安裝自動駕駛控制儀器，在起飛之后，可以對影像進行自動獲取，并不需要人工進行控制和操作。

2 無人機航測在大比例尺地形圖測繪中的應用

（1）地面站控制系統。在地面控制系統構建上，主要內容包括數傳電臺、地面站軟件以及計算機三方面。站在實際工作角度來說，控制系統在飛行數據和定位信息獲取上，主要是借助于控制軟件的實時顯示，在獲得飛行數據和坐標內容同時，還能通過計算機地面軟件系統，統計出飛機飛行的實時參數和航線，對無人機的飛行進行遙控指揮。通過上述操作，整個無人機的自動駕駛能力也會得到進一步強化，工作人員可以在其系統之中事先輸入好飛行軌跡，確保其航線飛行任務的自動執行，只有這樣，才能讓航跡任務得到有效更改。

（2）航線及像控點布設。整個航線和像控點布設，主要以區域網法布置為主，總的來說，平地的第一條航線和最后一條航線布點基數不得超過8，如果地區處于微丘陵地域，基線數不得超過12，重丘陵地區的基線數不得超過16。

另外，在整個布點布置過程中，應遵循各航線的布點規律，尤其是在出現不規則網端點后，四角處的偶點應具備雙點特點。如果遇到像控點目標不容易選擇，其中小部分可以改為高程點，并通過分段擬合方式對其進行檢驗。另外，在像控點選擇過程中，除了確保影像清晰之外，還要將物體的交點和頂點展示出來。區域網布點方案很多，最為常見的便是九點法，在很多不規則區域之中，如果相隔20條基線，可以在其中間位置處布置一個平高點，從而為后續工作開展提供良好條件[2]。

（3）空中三角測量。如果以傳統作業方法開展三角形測量工作，會消耗大量的工作時間，而且還需要大量人工對其進行輔助操作，工作量提升幅度較為明顯。之所以會出現上述情況，主要是由于工作中需要進行加密點轉測、連接點選取等內容。隨著航測技術的不斷發展，空中三角測量技術也得到了更好的完善，逐漸由發展走向成熟。尤其是在自動空中三角測量作業上，除了控制點轉刺操作需要人工進行，其他內容均可以在計算機上操作，實現了作業過程的有效簡化。截止到目前，空中三角測量在實際工作過程中顯得十分智能，不但可以做好同名點和連接點的選取工作，還能將一些粗差的功能剔除出去。換句話說，在計算機的作用下，系統可以將超限的點位自動剔除，做到既迅速又準確。對于保留下的加密點，工作人員可以根據實際測區需求，對其點密度進行選擇，所選擇的點位不但可以實現立體像的有效對接，還能進一步提升加密點質量，最終將空三加密環節作用全面發揮出來。新型空三加密優勢如下：首先，自身自動化程度更高，作業速度快，可以將內業工作量大大降低；其次，提升對各種復雜地形的適應能力；最后，自身加密精度較高。

（4）POS技術輔助空三加密。由于全球定位技術的發展，讓航測技術變得更加完善，在控三作業上，進一步降低了人工作業量，降低對地面控制點的依賴性。其中，POS技術主要是對GPS動態定位技術進行合理利用，從而對三維坐標進行獲取，之后利用IMU將曝光瞬間飛機的三個姿態角展示出來，這樣一來，外方位元素值便會展示出來，讓外業控制點的作用越來越小。通過POS技術的輔助，人工作業步驟和時間進一步下降，同時還能與實際規范精度要求相符，不但可以將內業作業效率提升，還會使得航測作用成圖周期時間變得更短。該項技術的主要原理就是通過GPS技術和IMU技術，成功獲取外方位元素，實現其理論層面的相互對等[3]。

3 總結

無人機航測在大比例尺地形圖測繪工作中發揮出了重要作用，逐漸成為工程測量過程中的重要輔助手段。隨著電子科技的不斷發展，無人機逐漸在各個行業中得到與應用，與之相關的攝影測繪技術也會得到進一步完善。除此之外，通過無人機航測技術應用，人工工作量大幅下降，確保其工作效果。