◎周毅



无人机摄影测量技术在数字化地形测量的应用

◎周毅

随着科学技术的不断发展和创新以及微处理机在各行业的广泛应用，一种新兴的测量技术为政府部门对于测绘资料的需求二发展起来，成为数字化地形测量的重要手段。该文通过分析无人机航空摄影测量的技术特点，讲述其在数字化地形测量的应用。

目前，世界上已有近60个国家装备了不同类型的无人机，并有30多个国家自主研制出了50多种无人机，基本型号多达300余种。使用无人机进行小区域遥感航拍技术，在实践中取得了明显成效和经验，无人机摄影测量技术对我国经济的发展和军事防御的提高具有重要的促进作用。

无人机航空摄影测量技术特点

无人机航拍摄影主要利用无人驾驶飞机来进行高空拍摄，通过先进的遥感设备来收集信息，例如分辨率较高不同种类相机、红外线扫描仪、激光扫描仪、磁测仪等，将图像信息传送到计算机上并将信息统计处理从而制作成具有一定精度的地形图像。无人机航空摄影测量技术具有更突出的设计和最优化组合方式，是将高空拍摄、遥控、遥测技术、视频影像微波传输和计算机影像信息处理技术集成为一体的新型应用技术。。

可靠性。无人机为低空飞行，飞行高度在50～1000m，属于近景航空摄影测量，摄影测量精度达到了亚米级，精度范围通常在0.1～0.5m，符合数字化地形测量的测图要求。系统的设计目标是：在执行航拍任务之前，按照作业需求自动完成飞行计划的制作，包括飞行路线和航拍点的布设等；飞行过程中，实现拍摄作业的实时可视化操作，动态显示的项目包括当前拍摄点的位置、相幅覆盖范围、飞机当前飞行方向、飞机当前经纬度坐标以及海拔高度等，以辅助操作人员高质量地完成飞行及拍摄任务；飞行作业完成之后，可以在电子地图上重现飞行过程、分析漏拍和不符合重叠率要求的区域，迅速找出需要补拍的区域，必要的时候可以根据分析结果立即进行补拍。

安全性。我们国家面积辽阔，地形和气候复杂，很多区域常年受积雪、云层等因素影响，导致卫星遥感数据的采集受一定限制。传统的地形测量手段受云层和地形的影响，容易出现误差，且对地质科研人员和驾驶人员还有一定的危险，在边境地区也存在边防的问题。而无人飞机就很好的解决了这些问题。不受航高、地形地貌限制，成像质量、精度都远远高于人驾飞机航拍和地质科研人员的测量。

灵活性。无人机航测通常低空飞行，空域申请便利，受气候条件影响较小。对起降场地的要求限制较小，可通过一段较为平整的路面实现起降，在获取航拍影像时不用考虑飞行员的飞行安全，对获取数据时的地理空域以及气象条件要求较低，能够解决人工探测无法达到的地区监测功能。升空准备只要15分钟的时间即可、操作方法简单、工具运输便利，每天根据人如要求可获取近200 km2的地形测量结果。传统高分辨率卫星遥感在地形测量中存在两个比较大的问题，第一个便是数据保存时间间隔长，另一个是如果要得到新的影像，拍摄时间比较长，同样浪费时间较多且不能及时保存影像数据。相比较而言，无人机航拍时间较灵活，用时较少且工作组可随时进行工作，可以随拍随保存随处理，相比卫星和有人机测绘，可做到短时间内快速完成，及时提供用户所需成果。

无人机摄影测量技术在数字化地形测量的应用

无人机低空航空摄影测量绘制地形图。无人机航拍是当前较流行和先进的航空摄影测量方法，它具有高清晰、大比例尺、小面积、高现势性的优点，特别适合于河流、水库等地区航拍。2013年，北京院测绘大队已经掌握了摄影测量相关技术之后，加大科技投入，通过迅速组织相关人员培训、学习、研究，加强摄影测量人才的培养，利用无人机低空数码航拍影像，经过不懈地钻研，终于成功完成了第一个完全自主利用全数字摄影测量系统的生产项目。全数字摄影测量系统不仅可以绘制出地形图，还可以进一步生成数字高程模型、数字正射影像，三维场景等，实现产品的多样化。全数字摄影测量系统的应用，标志着北京院已经具备了摄影测量的生产能力，摄影测量工作进入了一个新的阶段。

航空摄像测量控制的测量像片。一般情况下，可以利用航空拍摄测量技术测量一些特殊地段的地形状况。其中像片控制测量技术十分重要，主要可以将利用像片控制技术拍摄到的部分图像数据与 GPS 系统中的位置信息相互结合，两部分数据相互结合会更加精确，利用此数据通过计算机运算航空拍摄资料与GPS测量数据间的关系，再经过计算机处理可以获得该地区真实可靠的地形地貌信息，在一些复杂的特殊的场地，可以记录下所获得的影像情况以便以后方便使用。在进行航空摄像测量时，合理选择和利用控制点十分重要，将这些控制点联系起来，可以形成特殊的分布和设置情况，得到分布和设置情况之后，通过 GPS 导航系统进行测量，可以实现对需测量的像控点控制区域的地形进行更为精准、全面的测量。

摄像测量中的空中三角测量。空中三角测量是立体摄影测量中，根据少量的野外控制点，在室内进行控制点加密，求得加密点的高程和平面位置的测量方法。其主要目的是为缺少野外控制点的地区测图提供绝对定向的控制点。主要运用已编写好的相应的程序，在实际测量中系统能够自动完成设置并计算出相应地形的位置，而不需要人工对其具体的航空数码摄像器进行内定向设置。

无人机航测是传统航空摄影测量手段的有力补充，具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业成本低、适用范围广、生产周期短等特点，在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取方面具有明显优势，随着无人机技术的不断更新与数码相机技术的提高，利用无人机载数码相机进行的航摄技术也在逐渐显露出其特有的优势，无人机与航空摄影测量相互结合使用，使得无人机摄影测量技术成为数字化地形测量应用领域中的一个崭新发展方向，在数字化地形测量的应用具有广阔前景。

（广西壮族自治区测绘地理信息产品质量检验站）