無人機航空攝影測量在地形圖測繪中的應用

馬海東

摘要：地形圖測繪是測繪工程發展中的重要環節，但是傳統的測量技術在實際工作中容易造成誤差，所以無人機航拍測繪技術應運而生，它不僅可以有效減小誤差，提供更準確的測量數據，而且還有獨特的優勢，無人機使用方便，對環境要求較低，而且相對人工測量來講，它的測量范圍非常大，無人機體積較小，所以攜帶方便，成本低，又能準確測量數據，所以，它成為了測繪行業一個最優選擇。

關鍵詞：無人機;航空攝影測量;地形圖測繪;應用

1 無人機測繪的技術原理

無人機測繪是對傳統測繪技術的一個極大創新，是一個全新的方向，所以測繪工程發展離不開低空無人機測量，這是一個必然趨勢。無人機工作是通過無線電遙控設備或機載計算機程控系統進行操控，使用小型數字相機（或掃描儀）作為機載遙感設備，配備地面站，以及必備的測繪軟件。

1.1 無人機種類選擇

由于無人機類型呈現多元化的特點，不同的無人機有不同的功能，所以在實際工作中，要根據工作性質，選擇最合適的無人機類型。而且要對選擇的設備進行深入了解，在投入使用前，要先對機器測試，保證工作質量。

1.2 航線規劃最優

無人機航空測繪地形時，一般都是通過低空航拍的方式進行，會受外界環境的影響，所以工作人員要計劃好路線，杜絕紙上談兵。在規劃路線之前，要根據實際情況，結合地形特征，對無人機進行測試。

1.3 開展低空拍攝測量

無人機航空攝影測量地形圖時，要結合實際分布的像控點進行地形圖測繪。測量結束處理數據時，一定要結合實際數據資料和拍攝的圖片來保證數據高度精確。

2 無人機測繪技術特點

2.1 時效性好且成本低

在測繪行業中，傳統的測量技術都是通過衛星測量，可想而知，成本很高，而且時效性低。但是無人機恰恰能夠彌補這個缺點，時效性強，而且成本不高，測量數據既方便又準確，能為地形測量提供有效數據。相對于人工測量，有效地擴大了測量范圍。

2.2 機動性好

無人機測量地形特征時大多都采用低空測量的方式，使用條件非常低，幾乎不受測量地區的氣候環境變化的影響。只要是平整的路面都可以起降，即使是非專業人士，使用無人機測量也不是難題，又便于攜帶，所以測量范圍很大。調查顯示，一臺無人機每天可測量近百公里地區。

2.3 數據獲取迅速

傳統的衛星測量技術獲得數據比較慢，誤差也較大，但是無人機安裝有攝像機，獲取信息非常及時。而且攝影機像素很高，數據還可以定位，由于這些特點，三維正攝影像圖非常容易制作。當數據呈現三維化的特點時，處理數據就變得更加簡單，這是測繪行業發展最為需要的。無人機測量協調性很好，它可以和衛星結合，也可以和遙感技術共同使用，配合地面的工作，使得工作人員更加高效便捷的獲得數據，處理數據，提高測繪行業的工程質量。

3 無人機測繪技術的實際應用

3.1 空中三角測量

控制點在實測控制中粗略變動偏移，在紙質地圖中做出相關記錄，但不影響控制測量的總體任務正常順利進行，最后將控制點按照前進方向連接成線。綜述，結合我校東校區的地形地貌、地物分布情況以及全站儀三維坐標測量功能等諸多因素，最終采用導線測量法進行實地三維坐標控制測量，降低工作難度，減少任務量，節省時間，高效測量。

3.2 導線測量

首先在電子平面圖中初步確定控制點位置，再實地踏勘觀望，是否能前后通視，能測量到測區范圍內的建筑物、道路、展示牌、路燈、花壇廣場等物，考慮路燈樹木對儀器觀測的遮擋，加之主干道和人流量較大的地區控制點的確定標識考慮。控制點在實測控制中粗略變動偏移，在紙質地圖中做出相關記錄，但不影響控制測量的總體任務正常順利進行，最后將控制點按照前進方向連接成線。

3.3 數據采集與編輯成圖

3.3.1 立體采集

1.數據采集。（1）數據的采集工作以內部設置方位，外部決定性質的原則進行。（2）作業前仔細分析資料，發現上工序出現的問題要及時上報處理。（3）在陰影隱藏的地方可以不采集，只收集在實體模型下可以看到的元素，但是必須標記它們，并在調繪時進行補充。（4）特征測量點，方向線，與比例不成比例。（5）收集點元素時，必須精確確定點位置幾何的中心。（6）居民區的各種結構和主要輔助設施必須準確地反映出輪廓以及實際上的建筑和結構特征。（7）各類檢修井及污水篦子，內判采集主要管線、主要街道上的，其他地方出現的檢修井以及污水篦子均不予采集和表示，那些不明用途檢修井表明性質時用用途不明的檢修井在圖例上進行表示。（8）許多房屋都需要校正檐口，并且可以沿著檐口的邊緣進行測量。（9）DLG數據[5]必須在三維模型中進行相接。（10）應當加強對數字量度的質量檢驗，每次檢驗完成后，生產檢驗人員應在三維環境中檢驗質量，以確保質量。2.輸出調繪工作底圖。將DLG數據和DOM數據采集在一起，并且與相同名稱的圖像集匹配的DLG矢量元素的偏差應在平面位置的允許誤差范圍內。經略微編輯整合后，外業調繪的工作底圖為正射影像所繪制的地形圖。

3.3.2 外業調繪

調繪應準確、描述應精確、標記應合理、圖式要恰當。協調人員應堅持“走到，看到，問到”的原則，并繼續進行實地調查、修測、補測、屋檐修正等工作。在實地繪制之前要分析內業繪制的數據，以確保地形圖元素（包括形狀元素和屬性信息）表示形式的完整性和準確性。（1）對判定中地形要素進行篩選，錯誤，定性，內業漏水、難以表達的幾何信息（如陰影區域）和模糊的屬性信息（如地理名稱等）。（2）對各類檢修井進行定性。（3）就地物的性質而言，在確認實地核查后，符號化表示或標注不需對內業測量的不明線標記。（4）調繪時間、作業員姓名、檢查員姓名應記錄清晰。

3.3.3 外業補測

（1）外業補測內容包括遮擋地物和新增地物補測。（2）補測采用GNSS網絡RTK或單基站RTK方式，當GPS信號較弱時可施測部分圖根點采用全站儀進行補測。（3）對于零星新增地物或單個建（構）筑物可根據相關地物丈量定位。

3.4 數字線劃圖研究

在數字線劃圖工作中，工作人員需要借助航天遠景全數字攝影測量工作站，以CAD軟件為基礎對數據進行分析處理，在輸出數據時一定要確定模式符合要求。工作人員最好在地形圖測量時，先提前構造一個數字模型，通俗講就是定向。由于工作性質特殊，內業測量誤差會較大，所以工作人員要實時觀察測量狀態，嚴格遵守工作要求，盡量將誤差降到最低。而且測量時要保證定位精確，組成元素不同，所用的線條模板和顏色也要注意。為提高工作質量，要培訓工作人員，提高個人工作能力，減少人工誤差。

3.5 采集正射影像

在測量完成后，要做好數據處理，要先把影響采集數據，然后用軟件進行加密，在將數據輸入應用程序中。工作人員要匹配數據然后生成DSM，濾波處理不可以忽略，DEM處理也要認真。在生成正影像時可以借助無人機管家遙感影像一體化測圖技術，可以大大提高數據準確率，提升工作效率。

4 結語

無人機航測具有其他航拍測量所不具備的優點，例如高機動性，高靈活性，高效率，低成本和高速度等優點。在大比例尺地形數字線劃圖、數字高程模型等等數字產品的制作方面都有廣泛的應用。但無人機航空攝影測量技術在具有巨大優勢的同時也存在著一系列的不足。像是在無人機的穩定飛行，以及專屬于無人機的測繪儀器方面還有待提高。

參考文獻：

[1]楊蘅，洪英.航空攝影測量技術在公路勘測中的應用[J].科技情報開發與經濟，2018（08）：256-257.

[2]徐愛霞，武曉龍.大比例尺數字地形圖縮編及快速更新方法[J].礦山測量，2019（02）：41-43.