無人機航測在地形測量中的應用

劉朋

遼寧省城鄉建設規劃設計院有限責任公司 遼寧沈陽 110000

地形測量是一項利用航空攝影測量等方法，測定地球表面的地物、地形在水平面上的投影位置及高程，按照一定比例縮小繪制成地形圖，再標注上相關的符號及注記的工作，有著嚴格的流程及標準，對于測量技術的依賴性較大[1]。無人機航測是地形測量常用的技術，具有經濟適用性好、測繪效率高、測繪數據時效性強且準確度高的優點，而且，隨著相關核心技術的發展，無人機航測的攝影角度愈加豐富，借助無人機三維傾斜攝影技術，測繪人員可獲取垂直及傾斜等多個方位的地標物影像，自動生成三維地理信息模型，實現對于地標物的立體監測，實現對目標區域地形的動態化監測。

1 無人機航測概述

無人機航測技術是利用無線電遙控設備及加載好的程序控制裝置獲取測繪信息的一項技術[2]。從系統框架上來說，無人機航測技術系統主要由無人機飛行平臺、具有飛行控制和任務設備管理功能的飛行控制系統、攝影傳感器、地面控制系統組成，在進行地形測量時，作業人員一般會選擇固定翼無人機和EOS 5DMarkⅡ攝影傳感器。應用無人機航測技術進行地形測量，可通過垂直及傾斜等多個角度采集遙感影像，獲取完整、真實的地標物信息。相比于傳統的測繪技術來說，無人機航測技術具有以下幾個優勢點：①周期短，靈活度高。無人機是一種可遠程控制的現代化測繪設備，飛行器內無需人員操控，可深入地形險峻地段，對于起飛、降落地點可苛刻要求，飛行時受到外界影響較小，可隨時出發執行任務，且其工作效率高，每周可監測面積達到了2100平方公里，獲取清晰圖像數據會直接處理，并將結果傳輸至管理基地，大大節省人力、時間成本；②飛行航線固定，成本低。在執行地形測量工作前，技術人員會根據目標區域信息設計飛行航線，并設置無人機的飛行高度、角度乃至姿勢，可控性強，自動化程度高，能夠有效保證其工作成效，而且，無人機造價低，運行成本低，維護措施簡單；③分辨率高，數據準確。無人機上攜帶的數碼相機、彩色數字攝影機等設備，都是高精密型數碼成像式器材，具備垂直、傾斜攝影功能，以及低空捕捉地標物多角度影像的能力，近景航拍精度可達亞米級，所獲取-的全方位數字正射影像圖清晰直觀，能夠確保地圖元素的完整性，確保數據的準確性及精準度[3]。

2 無人機航測在地形測量中的應用

2.1 像控點布設與相機檢校

在地形測量中，應用無人機航測技術，首要程序是布設像片控制點，在這項工作中，可直接加密攝影測量的控制點，也可根據測圖需求在實地布設控制點。有學者經研究發現，在采取區域網布點額時候，應該設置2條航線，設置12條平高點布設基線，且在各條航線上設置高程控制點，并分別布設5條基線。像控點布設完成后，全面檢校無人機上攜帶的各類相機，確保各項功能正常，攝像清晰，能夠獲得分辨率達標的全方位影響。

2.2 航空攝影

在無人機航測工作開展過程中，首先，應該設計好航線，根據現有的待測地區信息，包括大致地形信息，例如山峰、水域、建筑、軍事設施等地形要素的分布情況，工作時的風力風向、降雨、起霧、云系高度，光照強度等信息，制定科學合理的航線，并設置在不同位置時相機的焦距、像幅；其次，在規定工作期限內，選擇一個天氣晴朗、風阻低、云霧少、大氣透明度高且無塵沙飛揚的天氣，進行航空攝影，不過在工作時間設置上，還需根據不同區域的地形條件，根據規定的太陽高度角來細化。

2.3 高精度加密計算

將無人機傳輸回來的影像數據、像片控點數據等集中在一起，進行預處理后，再導入INPHON軟件主模塊中，進行空中三角測量，應用OrthoVista模塊、SeamEditor等，糾正單片，拼接影像并生成正射影像成果，在這一過程中，可應用自檢校的平差方式，來消除地球曲率、大氣折光造成的數據誤差，確保結果準確性。

2.4 內業測圖和外業測繪

展開內業測圖工作時，以像控點為依據，利用空中三角測量計算出測圖的控制點、平面坐標、高程，再根據實際情況調整測量方案，在遇到植被覆蓋的地區，應該進行補測，根據植物高度調修正繪圖數據，遇到電纜、建筑等獨立物體，應該進行精確化測量，并利用計算機軟件制作格式地圖。外業測繪在實際打印的地圖上進行，作業人員需嚴格按照國家地形測量標準，修正、調整測量結果，全面保障結果準確度，再以統一標準，標注電纜、通信線路、轉折點等，標明公路等級、寬度、類型，在準確的位置繪制橋梁、涵洞等構筑物，確保各地標物的誤差不超過0．5米。

3 結語

隨著社會的發展，在高新科技支持下，現代測繪技術體系在理論、技術上都得到了迅猛的發展，技術面貌日新月異，為測繪工程質量的提升提供了保障。地形測量作為測繪工程的一個重要組成部分，其測量內容主要包括控制測量與碎部測量，工序復雜，工作量大，如果依靠傳統的人工測量方法，工作周期長，效率低，無法保證數據的即時性及準確性。無人機航測技術的研發應用，為地形測量的現代化發展提供了技術支持，這項技術操作簡便，自動化程度高，無需人工操控，工作效率高，可在短時間內獲取高分辨率圖像及精確度極高的數據，且其機械設備及其維護成本均較低，對于地形測量的低成本、科技化發展產生了積極的影響。