浅述无人机航空摄影测量技术在地形测绘中的应用

2019-01-25李玉标

智能城市 2019年11期

李玉标

（中国建材集团工业地质勘查中心湖北总队，湖北武汉 430030）

在地形测绘工作中，通过航空摄影技术采集各种地理信息是重要的测量技术。近年来，无人机技术在我国的发展十分迅猛，发展出利用无人机技术开展航空测绘的新型测绘技术。这种技术应用更加灵活便捷，显著提高了测量效率，也提高了地形测绘工作的安全性，因此，在地形测绘领域具有良好的发展前景。

1 在地形测绘工作中应用无人机进行航空测量的技术优势分析

1.1 无人机能够更加及时地获取地理信息

无人机进行航摄测绘，受天气因素影像相对较小，能够对采集的地理信息数据进行实时传输，提高了地形测绘的时效性，能够在保证影像数据精确性的基础上，对数字图像进行三维转化，使数字图像转化为可视化程度较高的三维图像，从而为地形测绘工作提供了更加直观有效的参考数据。此外，无人机测绘技术还可以与航空测绘以及卫星遥感等测绘技术相互配合，从而全面提高地形测绘的整体精度。

1.2 无人机技术更加灵活机动

无人机航摄测绘主要是利用其内部配备的高精度数字化成像仪，其能够在垂直或者倾斜状态下完成摄像任务。此外，应用无人机进行测绘，可以事先设定其飞行航线，并采用自控飞行方式来进行测绘，这样就是在工况较差的条件下保证数字图像的精确程度。而且无人机测绘还可以一次性设置多个航测点，这样无人机在采集重点测绘区域地理信息的同时，也能够采集其周边地区的地形信息，使测绘效率得到了明显的提升。

2 在地形测绘工作中应用无人机开展航空测量的技术分析

2.1 无人机测绘的布设像控点技术

布设像控点是一项比较复杂的无人机航摄测绘技术。其主要包括布设区域网和测量像控点。其中，布设区域网是以平高点技术为基础，其要求在航线方向上应至少有4条基线的跨度。对偏远山区等地区进行区域网布设时，基线的数量则应不少于6条，同时还要设置2条以上的旁向跨度基线，以保证测绘的精度。此外，如果测绘区域较为不规则，那么在布设区域网时应对其凹凸拐角处适当增加平高点的设置。第二步是测量像控点。在该技术中，其起算点以及检测点主要采用的是GPS定位的D级和E级控制点，同时与控制手帐和接收设备向配合，通过网络与RTK-GPS系统实现连接，从而利用RTK技术来对像控点进行测量工作。

2.2 无人机测绘的空中三角测量技术

无人机航摄测绘技术，一般是通过空三角模式来对像控点进行测量。在空三角测量技术中，选择空三角加密点以及测量加密的空三角点是其中的重点技术环节。在选择空三角加密点时，应选择被测区域中相对突出的位置，同时对标识加密点的距离进行准确控制。如果应用无人机航摄技术来对比例尺为1：1000的地形图进行测绘时，其空三角加密点应将标识距离控制在1.0 mm以上。如需对河道航线以及山谷等地区进行布设加密点时，要适当增加航测节点间的标准高度差，以防止过大的高度差影响相对定向的稳定性。

完成布设空三角加密点的布设工作后，可以对空三角进行测量。其测量操作包括前期的准备工作、确定内定向、相对定向和绝对定向，以及测量数据的传输等。在应用无人机技术进行航测时，还要合理控制其像素精度，一般采用1/3或者2/3像素，在对复杂地形进行测量时，可对像素进行适当的调整。

2.3 无人机测绘的数字化测图以及绘图技术

数字化测图主要通过采集立体数据以及对数字编码进行编辑等来完成数据测量工作。另外，在对数字地形图进行数据分析时，目前主要通过CAD系统来完成编制大比例尺地形图的任务。同时，利用相关编辑软件可以对线形图像信息进行转化，并构建数字化模型，从而为图像数据的分析提供更加准确的参考依据。数字化图像通过系统的自动化操作以及人工作业方式来完成定向作业。影像数据在被导入程序中后，系统将通过自动配置来获得DSM数据，再通过对图像数据的滤波调整来获取DEM地形图像。然后测图系统就以此为基础制作正蛇影像，优化调制数字航摄的测量模块。调制时，主要是以单独像对范围为基础，围绕像主点来对整体相片进行调制纠正，从而获得正射影像。

2.4 无人机测绘的外业补测技术

传统航摄测量技术在测量地形特征较为复杂的地区时，难以对地形结构的死角或其他隐蔽性较高的地理环境进行有效测量，这需测量人员通过外业工作进行补测。而在补测中为了对航摄测量的精确度进行验证检查，测量人员主要采用的是选择一个小范围的测量结果来与航摄测量的绘图加以比较分析，从而发现测量误差，加以改正。也可采取对航摄测量存在困难且隐蔽性较高的地区进行补测，再对测量结果进行比较分析，这样可以确保及时发现测量误差并加以修正，以提高测量的精确程度。

3 无人机航空摄影测量技术在地形测绘中的实践应用

3.1 某地形测绘工程项目概述

某地形测绘项目是对某市的高速公路工程进行测绘，该工程等级为二级，线路全长100 km，公路整体路段地势较为平坦，呈现平缓顺直特点，路基路面结构主要采用沥青混凝土。在本次地形测绘工作中，为了减少对高速公路正常运行的影响，根据相关的测量技术规定和操作规范，采取带状地形图的方式，其比例尺确定为1：2 000。在实际测量时，采用的是国家坐标和高程定位技术，并设定等高距为3 m，测量中主要使用无人机进行航空测量。

3.2 无人机测绘技术的实践应用

应用无人机技术对该工程项目进行航空摄影测量时，需进行空三角加密，其测量分析的主要操作过程包括：首先进行数据设定，本次测量将原始数据呈现格式设为jpg格式。然后用无人机所配备的航空摄影仪器设备进行校正，对相机焦距、像元大小、像主点的坐标值以及各种参考数据逐一进行校验，以保证其准确性。另外对控制点的坐标数据以及航拍摄影的POS数据加以确认，从而保证空三角加密和无人机的航线设定相适应。

在应用无人机技术对该工程项目进行航空摄影测量时，还需校正畸变差。为了解决数字化相片边缘畸变严重的问题，在工作中采用能够对数字影像进行自动校正的航摄设备，其通过VzLowCor技术能够自动修正航摄影像的畸变以及主点偏移等问题。

本次测量，实现了相对定向的自动化操作，不仅使相对定向点的分配更加合理，同时，也满足了本工程测量要求数字化相片中相对定向点的数量达到900个以上的要求。另外，通过应用PAT-B平差软件来解算区域网平差，能够提高空三角加密的测量输出效率，有效地提高了测图质量，从而实现对控三加密数据归档并进行有效存储的目的。