地形图测绘中无人机航摄测量技术的运用

摘 要：　伴随测绘科技的不断发展，尤其是无人机测绘技术的发展，低空航摄在灾害监测、地形图测绘中发挥了重要作用，特别是在地形图测绘中，采用无人机进行空中摄影，不仅风险小，而且效率也更高，大大降低了成本，在较大范围内使用无人机进行测绘，能够有效提升地形图绘制的精确度。文章分析了使用无人机地形图测绘的主要特点，以及进行航线规划、数据采集与处理的基本流程。

　　关键词：　无人机; 地形图测绘; 空中三角测量; DSM地表模型;

　　Abstract：　With the continuous development of surveying and mapping technology, especially the development of UAV surveying and mapping technology, low-altitude aerial photography has played an important role in disaster monitoring and topographic map surveying and mapping, especially in topographic map surveying and mapping. UAV is used for aerial photography. Not only the risk is small, but also the efficiency is higher, greatly reducing the cost, and, in a larger range of UAV(Unmanned Aerial Vehicle) surveying and mapping, can effectively improve the accuracy of topographic map drawing. This paper analyzes the main characteristics of surveying and mapping using UAV topographic map, as well as the basic flow of route planning, data acquisition and processing.

　　Keyword：　UAV(Unmanned Aerial Vehicle); topographic map mapping; aerial triangulation; DSM surface model;

　　无人机在地形图测绘中的应用，是以航空技术为基础，军事领域也都有所涉及，从我国目前的地图测绘来看，部分地区还是采用传统方法进行测量，面对大比例尺的地形图测绘，更是需要耗费大量的人力、物力和财力，增加施工的工期，降低工作效率，但是用无人机搭载非测量相机进行地形图测绘，就能够解决这一问题，时效性也有所保障，无人机在地形图测绘中的像素清晰，测量面积也比较广泛，便捷性也更高。

　　1 、无人机航测系统的构成概述

　　无人机低空航摄系统，即由航摄飞行平台（UAV）、数据采集部分、POS信息与飞行控制部分等构成。其中常用的测绘UAV无人机分为固定翼、多旋翼、复合翼等，为数据采集提供飞行载体平台；数据采集以CCD可见光相机或光谱传感器为主，快速实时获取地表信息；POS模块提供数据采集瞬间对应时刻的空间定位、姿态确定等信息，以满足后期影像空三解算；飞行控制模块则承担航线信息传输、飞行器起降与巡航控制等功能，同时若出现信号失锁、电量不足等情况时，无人机可自动返回起飞点。

　　2 、无人机航摄摄影测量技术的主要应用特点

　　在测绘行业中，使用无人机进行地形图测绘具有诸多优势，不同于卫星测绘，无人机测绘所花费的时间较短，速度较快，并且能够提供更多的侧面纹理、三维点云等数据；无人机低空航摄测绘与传统人工测绘相比，作业效率高、劳动强度低、数据时效性强。无人机对于环境的要求不高，受气候条件的影响比较小，因为操作简单，实用性强，因此被广泛应用于现代测绘领域。

　　在测绘之前，应对当地地形进行初步了解，合理安排测绘计划，在地形相对复杂的区域，还应更加仔细设置无人机的飞行路线以及拍摄的角度，减少补测，对于重要的控制点进行具体的测量，检查无人机拍摄影像，分析所得到的数据，对于存在的不合理部分进行补测，按照具体的步骤进行操作，完成航测任务，可以使用数码相机进行摄影，向地表传送分辨率更高的图像，除此之外，无人机还能够与卫星遥感数据镶嵌融合，协同效率也很高，为地形图测绘工作的开展提供了极大的便利，无人机在地形图测绘中的使用极大地节省了人力与物力，工作效率也比较高，因此为测绘工作的良好开展奠定了基础。


　　3 、无人机在地形图测绘中的应用

　　3.1、 航线规划和像控点布设

　　在使用无人机进行航空测绘时，首先应熟悉无人机使用流程，根据拍摄地区的地形地貌，确定航摄GSD分辨率、航向旁向重叠率（大于55%）与航线情况，测绘时应选择合适的天气，根据风向调整飞行方向，航飞区域应大于要求面积；像控点是测图的主要依据，在选择像控点时一般选择代表性特征点或人工设置像控点，布设密度以及布设位置都要符合航摄规范要求。

　　3.2 、空中三角测量

　　使用无人机技术进行地图测绘，利用GPS、IMU等快速获取航摄瞬间POS姿态信息，而空中三角测量是航空摄影测量解析的核心内容，根据航摄CCD相机获取的地面数据，利用POS辅助空三测量，完成同名像点的匹配与点云的高精度生产。某工程相对定向点云位置精度如表1所示。

　　表1 点云相对位置差异精度报告

　　图1 数字地面模型DSM与带等高线的DOM正射影像

　　3.3、 立体采编

　　无人机通过航空摄影测量，整合地形、地质等信息，对测量区域中的立体像对进行采编，确保信息的准确性和完整性，对地形结构数据和物体线节点数据进行严格控制，与无人机航摄中获得的数据相结合，从而更加准确的得到测绘工程数据。如果对建筑物进行测量，应根据DOM影像成果，进行线划处理；对于地形比较复杂的区域，则预先内业标定，然后外业调绘结合，从而完成信息的采编工作。

　　3.4、 数字线划图与正射影像

　　数字线划图工作的开展，需要使用相关的数据进行数据编辑，保证数据的完整性与格式的正确性，使用无人机进行大比例尺地图测绘时，应构建相应的数字表面模型DSM，因此要严格规范操作步骤，减少人工采集的误差，从而保证工作的正确性；测绘系统会根据需要自动匹配形成DSM，根据数据和影响再进行滤波处理，将数据和影像转化成DEM的格式，从而进行相应操作，使用全数字摄影测量技术，生产满足制图要求的DOM正射影像数据（如图1所示）。

　　3.5、 补测操作

　　当对无人机测绘所采集到的数据进行分析处理时，预先外业采用快拼影像，可对未测量到的地区，即航摄漏洞以其快速机动的优势进行及时补测，在面对一些地形比较复杂的区域，无人机的测绘也比较困难时，也可采用倾斜摄影测量或人工测量相结合的方法，将人工测量与无人机测量的结果相比较，进一步提高测量的准确度，设置好参数，按照操作规范执行，无人机航摄精度可满足大比例尺测图的精度指标要求。

　　4、 结束语

　　综上所述，无人机在大比例尺地形图测绘中具有许多优势，相较于人工测量也更加的灵活高效、信息全面，可有效满足大比例尺地形图测绘的要求，提高测绘数据的准确性和完整性，降低传统人工测绘中的误差；同时伴随多拼镜头倾斜摄影测量技术的发展，以数字真三维模型为主要采集基础的新型测绘手段，正逐步替代传统测绘数据采集方式，为智慧城市建设提供了三维实景数据基础。

　　参考文献

　　[1]王明，黄文钰.四旋翼无人机航摄技术在大比例尺地形图测绘中的应用[J].西北水电，2017(06):34-36+43.　　[2]马存富.基于无人机倾斜摄影技术矿山地形精准测量方法[J].世界有色金属，2018(03):15-16.