試論無人機航測在大比例尺地形圖測繪中的應用

羅海峰

【摘 要】隨著科學技術水平的提高，大比例尺地形圖測繪范圍也越來越廣泛，文章主要從無人機航測的優勢出發對大比例圖形測繪進行分析，并探討無人機航測在其中的具體應用。

【關鍵詞】無人機航測；大比例尺；地形圖測繪；地形測繪

無人機航空攝影測量是一種新型高效的低空遙感影像獲取技術，具有響應迅速、機動性高、使用便捷、危險區域成圖、受空域管制和天氣的影響較低、適應不同測區能力強等優勢，是衛星遙感和大飛機航空攝影的有力補充。POS輔助空中三角測量是將全球導航衛星系統（GNSS）和慣性導航系統（INS）組合而成的定位定姿系統引入到航空攝影測量中，利用動態差分GNSS技術和慣性導航系統測定攝影瞬間的位置與姿態，經過嚴格的數據后處理，獲得影像在攝影瞬間的外方位元素，使攝影測量野外工作量大大減少，甚至完全免去地面控制點。

一、大比例尺圖形測繪方式

傳統大比例地形圖測繪方法是依照測量儀器進行測圖分析，確定地形地貌基本特征，明確實際空間位置，明確圖形要素，然后再利用全站儀或者RTK單獨作業模式碎步測量進行數據采集。最后將采集的地物坐標，地形特征點坐標輸入計算機，按照一定的比例標準繪制成圖形，對點、線、面狀地物按照標準上符號，并按標準制圖分幅，打印輸出。測繪過程中，需要根據大小，位置進行測定，確定大小、伸縮變形程度。這些問題如果處理不及時，會直接影響圖紙測繪的效果和比例標準。另外，儀器陳舊、工序復雜、人員素質、質量管理不足等都直接影響大比例圖形的精度。采用全方位的誤差分析，按照測繪標準，準確的判斷誤差問題，分析測繪的區域面積，地形復雜水平，環境的惡劣情況，確定有效的測繪方式。傳統大比例尺地形圖測繪工作強度大，實測人員素質要求較高，而且作業時間長，工作量大。采用無人機攝影方法的測量，靈活機動，航攝條件寬松。解決了面積不太大測區情況下傳統大比例尺工作時間長，精度不足的問題，降低經費的同時，節約了成本，提升測繪工程效率。

二、現代航測航空攝影測量特點

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，實現對航攝有效區域的影像獲取。之后，工作人員可以利用攝影測量工作站，通過控制測量，利用相片聯測控制點數據進行空三加密，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，航測外業主要進行像片獲取、像片控制點聯測等工作[2]。內業作業主要是處理得到的影像，以及三維立體數字攝影測量數據采集，數據編輯等內容。采用飛機運載航攝儀進行航測也有很多限制，例如危險區域成圖很難獲取數據，受空域管制申請空域周期長，受天氣的影響在一定飛行高度下影像數據不合格等不利因素，飛機的租用受限制多，價格昂貴，小面積的測區大比例尺航測成圖用這種方式成本過高。

現階段的無人機攝影技術相比以往的航空航天攝影測量，在數據精度與可操作性上得到了提升，通過無人機飛行器，測量人員能夠及時轉變測量角度，通過操控無人機，得到自己想要的數據信息。與此同時，利用無人機還能實現自動采集三維模式建模影像數據的技術要求，在采集地形、地物信息的基礎上，對地面起伏、地物紋理和地形空間等信息進行整理，促使三維立體模型能夠盡快建立起來。無人機攝影測量有效的彌補了航空攝影測量的一些缺點，具有低空作業、靈活機動，使用便捷，成本低的特點，可以有效補充和解決航空攝影測量存在的問題。但是存在太大面積測區的無人機測量不太便利，續航能力差、飛行穩定性差，小像幅內業采集加密難，航片數較多等問題。

三、無人機航測在大比例尺地形圖測繪中的應用

（一）測量區域分析和航拍設計

要利用無人機無人機攝影技術進行大比例地形圖的測繪，首先需要進行測區設計，大體掌握測量區域范圍和基本情況，合理設計航拍過程與航拍路線，全方位采集地形信息。無人機需要通過航拍對地形信息進行采集，如果操作人員對地物、地形沒有基本位置掌握，很容易在信息收集過程中發生意外，甚至損壞無人機。另外，測量人員還要了解測量區域的坐標參數、控制點情況、測量區域面積，根據實際需要布置傳感器，調整分辨率，設計合理的航拍路線。

（二）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。

（三）像控點的設置

在無人機航測過程中，像控點的設置會使航測成圖質量受到影響，選擇相對適宜的控點，可以穩步提升航測成圖精度，否則成圖質量會降低。由于地形變化較大或植被覆蓋率較高時，像控點極易被覆蓋，進而使無人機航測工作難以進行，導致翹曲問題的出現，并且獲取的航測數據精度較低，影響航測的基本質量。因此，若遇到地形相對復雜的航測任務，需要全面分析待測區域地形的實際情況[3]。

（四）立體采編測量

無人機在采集完相關數據與測量后，還要及時對地形內部野外施測的數據進行統一的核準和編輯，以保障無人機對地形圖測繪收集數據的準確性。在實際操作中，必須重視收集到的節點數據，在無人機數據采集完成后，工作人員需手繪等高線和水涯線，在熟悉地形地勢的同時也加強了自身業務能力和工作效率，促進了地形測繪圖的準確性，。

（五）測繪大比例尺地形圖的作業應用

無人機航攝測繪大比例尺地形圖生產中的國內應用例子很多，它基于地形結構簡單、地勢平坦地區的數據成果經實地精度檢測，成果滿足大比例尺地形圖精度要求，作業效率也較傳統測繪模式和航空攝影測量模式有大幅提高，有效提高了生產效率，縮短了生產周期，加快了內、外業一體化作業流程。滿足了測繪工程項目建設快速完成測繪任務的要求。對大比例尺地形圖測繪手段進行了有效的補充和完善，為大比例尺地形圖快速測繪提供了新的技術手段。

四、結語

總而言之，無人機攝影測量技術在大比例尺地形圖中的使用不僅能夠降低測繪工作的人力物力，降低測繪周期，更重要的是能夠創新測繪流程，彌補傳統測量和航空攝影測量的不足，提升數據收集的效率與準確度，促使工程測量的高效率發展。低空無人機航攝系統憑借低空作業、機動靈活、高分辨率、高精度、低成本的特點，已廣泛應用于城市規劃，應急測繪、環保監測、工程勘察等領域。隨著無人機航攝技術的不斷成熟，續航能力差、飛行穩定性、小像幅等缺點也將逐步得到改善，具有更廣闊的應用前景和優勢。

【參考文獻】

[1]馬靜，石瑩.淺談傾斜攝影測量在大比例尺地形圖測繪中的應用[J].測繪標準化，2017，33（03）：46-48.

[2]盧雋.無人機航空攝影測量在地形圖測繪中的應用探討[J].河南建材，2018，20（4）：50-51.

[3]孫亮.無人機航攝系統測繪大比例尺地形圖的精度分析[D].昆明理工大學，2017.