淺談無人機攝影測量技術在大面積數字化地形測量的應用

郭進鵬

摘 要：無人機攝影測量技術在新時期得到了迅速的發展，其在突破時代技術限制的同時，在數字化地形測量方面取得了傲人的成績。探索其在大面積數字化地形測量的應用，需把握測量目標的基本特征，明確無人機攝影測量技術當前的應用手段，以此為基礎來制定針對性的應用方案，以此來達到相應的測量目的。就無人機攝影測量技術特征概述、測量目標概述、無人機攝影測量技術在大面積數字化地形測量的應用措施進行了論述與分析。

關鍵詞：無人機攝影測量技術;大面積數字化地形測量;應用

中圖分類號：P231.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2022）05-0100-03

0 引言

探索并研究無人機攝影測量技術在大面積數字化地形測量的應用，需考慮到地區的地形地貌與地理環境等，在收集各項系統資料的同時，明確測量作業技術依據，以此為前提來探索無人機攝影測量技術的具體路徑，并要求測量人員能夠掌握該項技術的核心要義以及具體應用方式，如此才可按照固定的流程來推進測量工作，發揮出該項技術最大的價值，推進測量工作的穩定進行。

1 無人機攝影測量技術特征概述

無人機設備一般飛行高度控制在50～1 000 m，其攝影測量多用于近景拍攝，且可在一定程度上滿足數字化測量特征，比較適宜復雜地勢下的大面積數字化地形測量。在進行測圖時，無人機攝影系統可發揮較好的效果，可準確、快速地完成各項測繪作業。借助可視化作業，集中捕捉各個區域的地形特征并進行系統化分析，對分析結果進行整合與集中處理，以此來清晰、直觀地展示各項信息，整體過程突出可靠、高端、科學的特征。

2 測量目標概述

以安哥拉首都羅安達MUNDIAL區和CAMAMA區為例，探究無人機攝影測量技術在非洲大面積數字化地形測量的應用。羅安達位于安哥拉西部大西洋沿岸，東經13°30′、南緯8°50′，大部為海拔200 m以下的平原，東北部有低山丘陵。氣候干旱，年降水量400 mm左右。寬扎河、本戈河、丹德河等流經。

3 無人機攝影測量技術在大面積數字化地形測量的應用

從以下數個方面來探索無人機攝影測量技術在大面積數字化地形測量的應用。

3.1 無人機攝影測量作業依據

無人機攝影測量技術在大面積數字化地形測量的應用過程中，需遵循《無人機航攝安全作業基本要求》《無人機航攝系統技術要求》《低空數子航空攝影測量內業規范》《低空數字航空攝影規范》《數字航攝儀檢定規程》《全球定位系統（GPS）測量規范》作業要求，以此來保障無人機攝影測量整體作業過程，達到相應的測量目標。

3.2 布設像控點

其一，要求布設得像控點明亮、清楚，便于后續準確判斷布控點位置;其二，測區內布置像控點時，應注意該區域的明亮度、易保存性，盡量不設置在不易觀看的地區，選擇以噴涂、刻石等形式來一一布置像控點[1];其三，若是布置在硬化路面，可選擇以鋼釘作為標志;其四，所有像控點都至少有一個通視點;其五，選擇布設像控點密度時，應以測區內的整體地形地貌與測量需求來決定，以采集到各個區域的實際情況為基礎來選定控點密度;其六，在布置相控點時，可選擇特征比較明顯的“T”標識，然后按照T1、T2的方式進行一一標注，其中“T”指的是圖根控制，1/2指的是圖根點序號;其七，在像控點布設時應盡量避開狹窄的溝渠、陡峭的山頂、崎嶇的山坡，若是一些像控點與相片要求存在沖切，應重新考慮布設點。

3.3 像控點測量

測量整體過程選擇的測量工具是中海達V90GPS型接收機，其水平、垂直標稱精度分別控制在±8 mm+1 ppm與±15 mm+1 ppm區間范圍內[2]。具體作業方式如下所示：像控點測量前，首先依靠測量區域內的四等水準點、平面控制點，計算得出對應的嚴密轉換參數，在計算過程中應當注意以下要點：選擇恰當的獨立坐標系坐標成果，得到成果后納入對應的處理軟件中，配合其他測量成果進行系統的分析，最后根據分、分析結果來進行系列的校正工作，點校正計算之后得到的轉換殘差誤差值控制在2 cm之內，高程擬合模型誤差控制在3 cm之內;最后再將轉換參數均勻的布置在測量區域范圍內。

3.4 航空攝影

其一，航空攝影布點。根據測圖精度要求做好控制點布設與采集，要求點位分布均勻有高差，測區四周和中間必須有點，盡量多布設，以便滿足精度要求，后期也可留作檢查點?？刂泣c附近最好相對平坦，沒有高層建筑和樹木遮擋。房屋較密的地方控制點間隔200 m左右，平原空曠地區可適當放寬布控制點的距離，可以 250 m左右。需明確標明控制點的點號，做好點之記;

其二，像片刺點[3]。在布設航空影像控點時，可不用過多顧及像片重疊度條件，只需保證像控點要刺的可讀性、清晰度，比如在坪角位置、斑馬線角位置等關鍵點，要求刺點符合平高點位置標準規范要求;

其三，進行像控測量。像控點測量過程可選擇RTK來達到實測目的，還可選擇GPS來展開全面的靜態測量，測量精度上下控制在0.2 m之內。

3.5 數據處理

其一，按照具體的數據處理標準來核查各項影像數據，確保重疊度、旋偏角滿足基本使用要求，并細致檢查航攝過程，確保其不存在漏洞。其二，格式轉換[4]。需轉化原始航片影像數據格式為TIF格式，如此可實現其在空三軟件中的直接使用。其三，按需進行影像旋轉，為便于相片連接，了選擇西、北方為正方向，便于觀察與后續的各項處理工作。

3.6 空三加密

其一，在處理影像數據之后，輸送至空三軟件進行加密，再選擇光束法區域網完成后續的平差操作。其二，整體測量誤差控制在0.05 mm之內，丘陵地、平地測量時誤差控制在0.02 mm之內，各個檢查點布置時控制在0.03 mm之內;高地、山地測量區域內誤差控制在0.03 mm之內，各個檢查點布置控制在0.04 mm之內;其三，在進行絕對定向之后，需按照如下表1所示標準來一一測量各處的標準值[5]。

綜合分析表1，需把握以下要點：基本定向點殘差值整體測量結果應當為加密點測量誤差值的3/4;多余控制點不符值在測量時顯示的值應當為加密點測量值誤差5/4;加密點誤差需保持在公共點較差1/2;加密點誤差若是按照單個區域、全區存在時按照如下公式展開系統計算。

控制點中誤差mq、公共點中誤差mg，其表達式分別為： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。其中△是控制點代表的不符值，d是相鄰航線存在的公共點較差，n是評定精度測量之后顯示的點數，單位m;平面坐標取值0.001 m;加密點在3個標準點周邊位置選定，若是遭遇異常情況時，刻選擇增減連接點的具體布置區域與數值;若是連接點位置存在比較嚴重的轉點故障時，可選擇切換連接方式，手動連接，使用該種模式時應保證該處存在1～3個連接點;在測量并處理落水區域的航拍時，應當考慮到當地區域的特殊性，提前進行現場無人機勘察，以勘察結果來制定航拍線路，以此來實現對該區域的整體把握[6]。

3.7 精度指標選取

二、四等GPS控制網主要精度指標如表2所示。

四等水準測量符合路線長度不超過80 km，環線周長不超過100 km;同級網中結點間距離不超過30 km，其中四等水準測量的主要技術指標如下表3所示。

其中，K為測段、區段、路線長度，單位為km;當測段長度小于0.1 km時，按0.1 km計算;L為符合路線長度;R為檢測已測段長度。

3.8 地形圖技術指標選取

地形圖碎部測量時，控制測站點各個圖根點之間的誤差在0.3 mm范圍內，實地則控制在15 cm范圍內，高程誤差等高距控制在5 cm之內;地物點、鄰近圖根點之間點位中誤差控制在0.5 mm之內，實地則控制在25 cm之內;各個地物點之間的中誤差控制在0.4 mm之內，實地則控制在20 cm之內[7]。若是整體測量過程皆是選擇野外實測，則需控制建筑區地形圖高程注記點、鄰近圖根點之間的高程誤差在0.15 mm之內;其他區域的高程注記點、等高線插求點存在的高程中誤差，實地控制在16 cm之內。

3.9 繪制地形圖

繪制地形圖是整體測量工作的關鍵環節，為確保地圖繪制準確度，需引入數字化技術，在適宜、適當的環境下，通過航空拍攝法，優化比例尺、清晰度，提升拍攝的規范性、全面性，比如在測量湖泊、水庫、河流時，可選擇航空攝影拍攝，并可直接觀察測量目標，求出測量結果。為進一步提升地形圖繪制過程的準確度，可從無人機測量方式與工作原理、地形圖繪制思路入手，引入大數據與數據庫技術，優化整體信息數據，提升圖像地形、數據地形之間的統一度[8]。為提升無人機攝影測量技術的應用水平，可著重對操控無人機的技術人員進行系統的培訓，使其能夠掌握更加全面的無人機操作技術，從而能夠在測量時，準確地把握飛行高度、飛行速度與飛行路徑，再結合各項拍攝圖片、數字信息、技術指標、精度指標等信息，獲取最后滿足測量所需的結果。

4 結語

綜述，文章就無人機攝影測量技術在大面積數字化地形測量的應用進行了論述與分析，探討了該項技術對于大面積數字化地形測量具體效用與促進意義，并建議測量人員能夠從實際項目情況出發，制定針對性的測量計劃，并在測量過程中，根據測量反饋來及時地調整與優化測量計劃，以此來達到相應的測量目的。

參考文獻

[1] 周福.無人機航空攝影測量技術在地形測量中的應用與實踐分析[J].大科技，2019（4）：136-137.

[2] 周永丹.淺談無人機傾斜攝影測量技術在大比例尺地形圖測繪中的應用[J].科技風，2019（15）：244.

[3] 李斌，韓艷超.分析未來地形測量中的無人機航空攝影測量技術[J].地礦測繪，2021（1）：85-86.

[4] 雷瑜，周吾珍.淺析無人機傾斜攝影測量技術在國土調查中的應用前景[J].資源與人居環境，2019（7）：11-13.

[5] 巨正平，路云.基于無人機傾斜攝影測量技術在大比例地形測繪中的應用探討[J].江西科學，2019（5）：723-726.

[6] 趙新華，孫江濤，王玉靜，等.基于無人機低空攝影測量技術進行礦山大比例尺地形測繪的可行性研究[J].地理信息世界， 2019（3）：118-121.

[7] 馬婷.無人機傾斜攝影測量在大比例尺地形圖中的應用分析[J].科技經濟導刊，2019（17）：17.

[8] 王志新，張琪.無人機航空攝影測量技術在地形圖測繪中的應用[J].內蒙古煤炭經濟，2021（16）：182-183.