肖 磊，孙 恺，毕思勇

（山东省国土测绘院，山东 济南 250013）

随着我国科学技术的高速发展，无人机航摄技术得到了迅速提高，将其应用于地形测绘中具有十分重要的意义。无人机航摄技术在应用过程中具有便捷性、灵活性、操作条件要求低等优点，可以在我国测量难度高的地区实现作业，对于发生自然灾害的区域可以及时的测绘其地形地质情况。在测绘地形图中，可以得到测绘区域的地形、地貌、水文情况等重要的地形及地理信息，在建筑施工、城市规划、交通管理中发挥着重要的作用。

1 无人机航摄技术测绘地形图的技术流程

1.1 前期准备阶段

在无人机航摄技术测绘地形图之前需要进行准备工作，首先需要搜集所测区域的环境及地形地质情况，对周围环境进行勘察，根据这些资料选择适宜的飞机机型，再对无人机的飞行航线进行设计。在对测绘区域进行勘测时需要与专业知识丰富的专家同时进行，派遣经验丰富且技术纯熟的无人机航摄人员进行实际勘察，并确定航摄测绘区域的基准面情况，分析无人机航摄过程中的复杂程度和困难程度，对航摄区域的坐标范围进行核查，以此，保证无人机在作业过程中的顺利进行，最后，需要根据数据结果确定无人机的起飞及降落区域。同时在前期准备阶段还需要对无人机的硬件设备进行检查，具体来说主要有监控设备、不同传感器、遥感设备。还需要对硬件设备所含有的数据采集、分析、管理以及检索的功能进行检查，保证任务不因为客观原因出现问题，并在不断的检查过程中对设备的可靠性进行有针对性的提升。

1.2 外业实施阶段

无人机航摄技术测绘地形图中需要进行外业实施，其中主要包括制定无人机的航摄飞行方案及对像控点布置方案。除此之外，还需要对无人机的飞行稳定性和飞行质量进行检测，同时测量像控点及外业的调绘内容。

目前，利用GPS测量像控点的方式主要分为三种，分别为GPS-RTK测量、静态测量、快速静态测量，外业调绘中的DLG生产占据十分重要的地位。在选择GPS测量像控点时需要使控点与无人机摄像片的影像位置相同，像控点位的刺点目标需要有利于内业转刺。在大多数的条件下，像控点通常选择在具有明显标志的地角位置处。除此之外，无人机相片的控制点需要设置在重叠中线的附近，如果重叠中线过大时，与方位线之间的距离应当大于3厘米，在一般情况下，控制点与方位线的之间的距离不应当小于4.5厘米。如果旁向的重叠线较小时，需要分别布设控制点，在控制范围内，垂向距离需要控制在1厘米的范围内。

1.3 内业实施阶段

内业实施阶段是对测绘结果的数据处理阶段，包括对空三的加密工作，以此减少畸变差带来的影响，同时还需要对相同控制点进行匹配，对DEM进行编辑及制作、DOM及DLG的制作。

在无人机航摄技术在测绘地形图的操作过程中，首先需要利用GPS数据建立航带内和各个航带之间的联系，利用POS数据及航带内与各个航带之间的关系获取连接点，最后，利用大量的平差点减少粗差点。

2 三维模型的测区建立及地形图的测绘

在无人机航摄测绘地形图的过程中，需要将测像数据导入到相关的数据处理软件中，从而通过自动建模技术对测绘区域建立三维模型。在无人机航摄的过程中需要利用立体测量技术，对测绘区域的地形地貌点、线、面的数据信息进行搜集，并通过内业实施软件将数据信息转变成为地形图，根据像控点坐标对测绘地形图的精度及误差进行分析，这样可以有效的节约外业实施阶段的时间，提高无人机航摄测绘效率，这是一种可以快速形成测绘地形图的重要技术手段。

2.1 三维模型测区的建立

三维模型测区的建立可以分为四个步骤，分别为摄像导入、编辑控制点、空中三角测量计算、构建三维模型。

首先，需要将无人机摄像的正射影像与斜射影响分别导入到内业实施的软件中，通过软件对摄像的参数等进行检查和自动调整，去除其中不符合标准的数据和操作，并自动添加所需的参数等。但是软件的实际的应用过程中可能存在不能准确识别无人机的摄像信息，因此，这时需要工作人员将相机的参数信息手动输入，这样有利于软件在后续的摄像过程中进行自动调整和校准。

其次，需要编辑控制点。需要建立三维坐标系，再根据控制点的具体信息将其录入到坐标系中，并保存这些数据信息，最后将控制点的位置信息准确的对应到影像中。

在经过影响导入、编辑控制点后，需要提交空中三角测量计算结果，从而设置位置参考，分析其平差等级。工作人员可以根据平差等级来判断计算量及计算难度，如果平差等级较大，计算量就越大，这样的话会严重影响数据处理的效率。在完成三角测量数据提交后，计算机可以进行自动分析与处理。

最后一步，需要构建三维模型。第一步需要确定科学合理的建模区域及范围，建模的过程非常复杂，需要对数据及信息进行大量的运算，这样会给计算机带来更大的计算压力，提高建模难度，可能会出现建模失败的现象。因此，为了防止这一问题的出现，需要根据计算机的性能将瓦片进行分区，并设置相关的纹理贴图等参数。

2.2 地形图的采集

无人机航摄技术测绘地形图的生成需要利用EPS模块的三维空间测绘功能，需要根据实际的测绘结果，遵守地形图绘制标准及规范，对测绘区域的地形地貌进行描绘，以便得到测量区域的线划图。在实际的采集过程中，首先需要利用EPS模块将数据的格式转变为DSM高程模型，其次需要根据三维模型的尺寸信息对数据进行采集与运算，再将模型进行多角度选择以此观察不同角度下校准情况，并给予改正。最后需要在三维模型中绘制出测绘区域内房屋的界址线，可以采用“五点房”绘制工具，这种绘制方法具有效率高的特点，与传播的图形图测绘有所不同，利用三维模式绘制地形图的方法可以有效的节约测绘成本和测绘时间，减少外业测绘工作量。

3 测绘地形图的精度探究

3.1 三维模型的精度分析

通过在测绘区域内设置10个像控点及12个检测点，以此建立三维模型进行空三精度的检验。在三维模型的测绘软件中，需要采用定向点进行标记，记录各个定向点的坐标信息，根据坐标信息计算三维模型中X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的残差，将定向点的残差制作成残差图（如图1）。检查点的残差值也可以利用这种方法计算。

图1 三维模型的精度分析

例如针对1:500的地形图精度规范中要求，定向点的平面误差需要小于0.02m，高程误差需要小于0.01m，在平地平面定向点的误差应当小于0.13m，高程误差的最大误差应为0.11m。检查点在平面中的误差应当小于0.03m，高程误差为0.12m，平底平面中检查点最大误差为0.17m，高程误差的误差极限为0.15m。

3.2 地形图测绘精度分析

在地形图的制作过程中，需要将无人机航摄的实景作为三维模型的底图，在绘制的过程中需要根据地形图的绘制标准进行，在测绘区域内对定型图中的不同特征地物进行数字线划图，其中需要包括点、线、面的地物，在采集地物的时候需要设计道路拐点、井盖、公路、路堤、桥梁等特征地物在三维模型中的坐标信息，同时计算不同工作人员在绘制地形图中的误差。

通过对误差进行分析，技术人员可以发现几何图形不规则的地物误差较大，例如路灯、电线杆等，这类地物的正射影像为圆形，四周并不规则，因此这就使得在对其进行分析时很难准确的掌握其几何中心。具体来说以1:500的地形图为例，应该使其平面精度的最大限差应为0.5m，这样才可以满足地形图使用的精度需求。

4 结论

综上所述，可以发现若想要保持地形图的精度首先就应该对数据进行合理的采集后进行编辑，并对其质量进行有效的检验，保证可靠性。在传统的测绘工作中由于技术水平的落后导致不同项目进行可能面临很大程度的困难，而现如今运用无人机技术进行航拍可以对原先所面临的问题进行更加有针对性的解决。通过无人机技术测绘获得的地形图可以很好的绘制出数字线划图以及更加具有多元性的三维立体模型，还可以对其进行更加充分的利用，与城市规划、工程建设以及灾后的重建工作的进行息息相关。