无人机航空摄影在地形图测绘中的应用

曹秀华 张璇

摘 要：我国测绘技术经过多年发展，已取得丰硕发展成果，尤其以无人机技术近年来被运用在诸多行业领域中，该技术主要利用无线电遥控设备进行航测等工作。在地形图测绘研究中，现阶段已离不开无人机技术的使用，为有效提高无人机航测技术水平，应对其具备功能进行研究，以提高地形图测绘的准确性。本文主要针对无人机技术所具备的功能，分析利用无人机技术进行地形图测绘的方法以及主要流程，使无人机技术的地形图测绘能力得到更广泛认同与推广。

关键词：无人机技术；地形图；测绘；研究

中图分类号：P217文献标识码；A

引言

随着科学技术的发展，无人机技术已发展成为一个更广阔的领域。目前，无人机技术的航空摄影功能可以用来制作地形测绘、数字高程模型、三维地形图等相关数字产品。它主要采用现代无线技术来控制自己的程序，可以在救援救灾、地形测绘等方面发挥一定作用。

1、无人机航测技术优势

1.1测绘范围广

无人机凭借着自身能够进行飞行的特点，实现了在高空工作向地面进行不同角度的、远距离的大范围航测，还实现了传统人工无法测量的角度工作。并且，无人机自身具有的灵活多变的特点在低空作业和小范围作业中也显示出了绝对的优势，并且所得出的数据质量极高且航测图具有更高的层次性，有效的帮助了相关工作人员进行数据分析。无人机在进行大范围的航测时得出的航测数据有着极高的精准性，并且无人机自身能够进行实时移动拍摄，并且还可以通过自身携带的摄像机进行数据传输以及对测量的物体进行3D立体图模拟，清晰度极高。

1.2测绘速率高

通常情况下，在对突发事件进行相应的处理时第一要求就是速率，进而有效的保证事态能够在人们的掌握之中。因此，与传统的测量测绘技术相比较，无人机航测技术能够最大程度的在有效工作时间内运用自身携带的摄影机对工作人员想要获取的信息进行第一时间传递和收集，充分的保证了信息搜集的工作效率。另外，无人机航测技术能够在二千一百平方千米的范围内进行有效航测，如果在应对自然灾害救援问题时，无人机航测都能够以最快的速度提供相关性的数据支持和技术援助。

2、无人机航测地形测绘简介

2.1平台参数

实验用无人机各项技术参数见表1。

2.2传感器参数

成像选用普通数码相机，型号为佳能Eos5DmarkⅡ，CMOS传感器，与专业量测相机相比，没有已知内方位元素，成像质量相对较差，最突出的缺点就是构像畸变差突出，以及内方位元素稳定性差[4]，这些都是我们今后不断研究改进的方向。因为实验用普通相机未提供相关参数，需要在测量工作开始前检验获取，便于后期数据处理。常用的相机检校方法有直接线性变换（DLT）、光线束平差算法、多片空间后交检校方法等多种方法[5]，其中直接线性变换（DLT）理论发展相对成熟，检校精度能够满足一定的作业要求，应用较广，但是检校过程比较复杂且需要高精度的已知结构信息。光线束平差算法其内方位元素根据实际情况既可以作为已知数据，也可以作为未知数据参与计算，提高解算精度。当控制点数量较多且分布均匀、合理，控制条件好时，也可以充分发挥光束法物像模型精细的特点，视内方位元素为未知和其他未知数一同解算，有利于取得高精度；反之，当控制点分布集中在某一区域或共面分布，控制条件相对较差时，视内方位元素为已知，参与解算，有利于保证较好的精度。多片空间后交检校方法先获取内、外方位元素的初值，再进行解算，精度高、检校成果可靠，初值获取一般采用DLT方法。本实验检校采用摄影测量光束算法[6]，在室内精密控制场检校，平差模型引入（X0，Y0）内方位元素和主距f，另外参与系统数据解算的还有构像畸变系数，经检校相机的参数见表2。

3、对地形图测绘中影像制作进行研究

虽然无人机航测技术本身具有数据整理的功能，但是现阶段无人机硬件技术还不足以满足相关技术人员的要求，因此无人机航摄系统的硬件技术还有待改进。在无人飞行器（UAV）航空地形测绘中，在良好的外部条件下，地形测绘比通常可以达到1：2000。目前，为了有效地研究基于无人机技术的地形测绘功能，根据相关研究成果，发现无人机采用航空测绘技术时，地形起伏和危险区域会造成地形测绘精度的降低，相关无人机航测实验证明，当无人机飞行高度在500～1500米之间时，航向重叠度可达60%～80%，侧向重叠度可达40%～60%。在研究过程中，在数据的假设下，对无人机航测技术的图像数据进行采集，并根据实验数据对图像技术进行后期制作研究。研究结果表明，在基于无人机技术的地形测绘研究中，为了使地形测绘比例尺符合要求的比例尺。首先，在无人機航测功能数据采集系统中，图像模板的提取是一个重要环节，在提取过程中，应遵循地形图制作的原则。例如，在无人机航测系统中，主要采用提取自然地表要素的方法，以保证地形测绘的精确性和真实性。其次，在提取要素的过程中，应使其反映航测区的主要地理特征，使地形图能够满足相关人员在使用中的需要。另外，在图像数据的提取中，使采集到的板材颜色和纹理清晰，使生成的地形图数据清晰。结果表明，为了有效地提高地形图的质量，无人机航测系统的硬件技术应在离线实践中实施。

结束语

无人机技术主要用于获取空间数据，随着时代的发展，该技术在地形测绘中的应用不仅可以节省成本，而且可以实现信息快速采集的效果。在利用无人机技术进行地形图测绘研究中，首先要选择地形范围广泛的区域，发挥无人机航空测绘技术的最大作用。此外，在高危地区也应使用无人机技术进行检测。无人机技术得到了越来越广泛的应用。

参考文献

[1]何敏，全斌.几种相机检校方法的探讨[J].测绘与空间地理信息，2017，34（6）：275-277.

[2]张雅楠，李浩，王玮.宽角相机低空航测的精度分析[J].遥感信息，2017，28（2）：19-23.

[3]林宗坚，谢斐斐，苏国中.一种基于平面控制直线约束的非量测相机检校方法[J].测绘学报，2017，43（10）：91-97.

[4]张智华.无人机航测技术在地图测绘中的应用浅析[J].世界有色金属，2017，30（21）：35-36.

（作者单位：1内蒙古赤峰市敖汉旗国土资源局；2内蒙古赤峰市国土资源局红山区分局）