无人机测绘技术在地形图测量中的应用

丁维维

摘 要： 传统模式下进行地形图测量会受到地形、地势等外界因素的影响，测量环节需要耗费大量的人力和物力，效率不高、效果不佳。近些年来，随着科技的飞速发展，无人机技术被广泛应用于各行各业。在地形图测量中应用无人机测绘技术能够有效降低误差，为测量数据的准确性提供保障，并且无人机技术使用便捷，对环境要求较低，同传统人工测量方式相比，其测量范围更大、测量结果更具准确性，成本更低，目前已经成为地形图测量的最佳选择，为地形图测量工作提供可靠的数据支持。

关键词： 无人机;测绘技术;地形图测量;应用

【中图分类号】P231     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.38.034

引言：随着我国测绘技术的不断发展，地形测绘的精确度越来越高。航空测量领域的快速发展得益于无人机技术的发展，在无人机航空技术的快速发展下，无人机航空摄影技术在各个领域内都逐渐展开了应用。由于无人机航空技术在信息收集方面所具备的独特有优势，使得其航空摄影在远程监测、矿业开采、国土空间规划等方面都有着广泛地应用。其中在地形图测量领域，无人机航空技术也为其提供了基础上的便利，提升了地形图测量的便捷性和准确度。

1 无人机航测概述

随着无人机与数码相机技术的发展，尤其是镜头质量的提升，基于无人机平台的数字航摄技术已显示出其独特的优势，无人机与航空摄影测量相结合，使无人机数字低空遥感成为航空遥感领域的一个崭新的发展方向。无人机航拍可广泛应用于國家重大工程建设、灾害应急与处理、国土空间规划、资源开发、新农村和小城镇建设等方面，尤其在基础测绘、数字城市建设和应急救灾测绘数据获取，这些需要远程性、快速化、简便化的领域具有广阔前景。

2 无人机技术在地形图测量方面的优势

2.1 具有快速的响应能力

为了降低外界因素对于无人机运行的影响，测量人员通常会使用无人机进行低空飞行。除此之外，低空飞行及起飞及降落的地区要求较低。在起飞和降落时无人机需要在较为平坦的路面上进行缓冲。

2.2 无人机摄影的时效性较强

相比于其他测量方式，无人机摄影测量的另一大优势就是其有着较高的时效性，能够实时的对目标地域进行测量。而卫星测量往往有着较长的周期，因此在时效性方面，相比于无人机摄影没有较强的时效性。其次，无人机摄影测量相比于卫星测量能够节省时间，且测量的准确度和紧密度方面有着更为突出的优势。

2.3 灵活性较高

为了保证无人机测量工作能够在任何复杂地理环境进行，在无人机当中安装了高清摄像设备，摄像头可以根据测绘工作转变角度，减少地形对测绘工作的限制。和以往的航空测绘设备相比，无人机摄影测量技术可以根据测绘地形提前制定航线，提高了航空测绘的灵活性，到达指定地点之后自动摄像，降低了工作人员的操作难度，为测量工作提供了清晰准确的摄像资料。

2.4 综合成本较低

相较于传统的飞行器测绘技术，无人机航测虽然成本投入较高，但是综合分析发现，该技术的应用年限较长，实际测绘中可以有效提升测绘效率，并且减少人工劳动力，缩短作业时间，可以在较短的时间内创造出更高的价值，因此，其综合成本相对较低。

3 无人机技术在当前测绘中的应用

3.1 航线规划

使用无人机技术进行地形图测量的过程中，首先应对无人机使用流程有充分的了解，与拍摄区域的地形地貌特征相结合，明确拍摄GSD分辨率、航向旁向重叠率以及航线情况。进行测绘前应选择合适的天气，与风向相结合对无人机飞行方向进行调整，飞行区域应大于实际面积。像控点是地形图测量的重要依据，通常情况下，设置像控点需要选择特征明显的点或者人工布置像控点。在进行密度和位置的设置时应与相关要求相符：

①项目的实施内容严格依据业主方提供的技术要求进行设计、组织，内容包括：航空摄影、像控测量、DOM生产、倾斜摄影模型生产，并最终提交符合规范和技术要求的数据成果。②明确工期要求：前期方案、手续完成日期要求;航摄开工、完工日期要求;数据成果提交日期要求。③明确技术方案的数学基础坐标系统、高程基准。④明确成果格式要求：：原始航拍影像格式、pos数据文件、像控点点之记等;倾斜三维模型分辨率、平面精度、成果格式等。

3.2 控制点设置

依照现行规范（CH/Z-3004-2010低空数字航空摄影测量外业规范、GB/T 7931-2008 1：500 1：1 000 1：2 000 地形图航空摄影测量外业规范），像片控制点选点应满足：

①像控点的目标影像应清晰，易于判刺和立体量测，如选在交角良好（30°～150°）的细小线状地物交点、明显地物拐角点、原始影像中不应大于3×3像素的点状地物中心，同时应是高程起伏较小、常年相对固定且易于准确定位和量测的地方;弧形地物及阴影等不应选作点位目标。②高程控制点点位目标应选在高程起伏较小的地方，以线状地物的交点和平山头为宜，狭沟、尖锐山顶和高程起伏较大的斜坡等，均不宜选作点位目标。③当目标条件与像片条件矛盾时应着重考虑目标条件。像片条件：按GB/T 7931的要求执行，其中点位距像片边缘不应小于150像素。全野外布点：按GB/T 7931的要求执行。1、综合法成图的全野外布点：当成图比例尺不大于航摄比例尺四倍时，在每隔号像片测绘区域的四个角上各布设一个平高点，在像主点附近布设一个平高点作检查。成图比例尺大于航摄比例尺四倍时，应加布控制点。

3.3 相片控制

通过无人机航空摄影的测量手段，能够有效推进城市地形图测绘工作的进行，对于测绘工作而言，无人机航空摄影不仅能够帮助城市地形图的测绘人员全方位的掌握城市地形图的相关信息，而且能够为全球定位系统提供相关信息补充，有效推动城市地形图的相关数据信息与地面的实际情况的吻合度。通过将无人航空摄影拍摄的信息与地面测绘的信息进行交换整合，能够有效提升工作人员航空摄影测量的准确度。值得一提的是，城市地形图测绘人员能够通过优化布置点位和设计相应的特殊控制点的手段，结合GPS定位系统，大大提升无人机航空摄影测绘的可操作性，较大程度的减少外部因素对无人机航空摄影测绘的影响，从而更加有效的提升测绘的准确度。

3.4 DOM工艺要点

无人机航空摄影测量工作人员在进行测量过程的当中，可以通过DOM工艺对无人机拍摄图像进行优化，对各阶段的图像样本进行处理，纠正无人机在空中作业时的摄像图片失真问题，让地形图测绘工作人员获得的测量影像更加清晰、准确，保障测绘质量。DOM工艺主要是对无人机收集到的摄像数据进行定向操作，纠正摄像数据，以提供有效的测量数据，提高测绘工作的准确度。DOM工艺定向操作可以分为内定向、相对定向、绝对定向三部分，完成定向操作之后，对影像数据信息进行纠正，保证测绘质量。在完成以上操作之后，应对DOM工藝纠正的数据进行检测，形成有效的DOM成果。DOM工艺在无人机航空影像测量工作当中主要是对摄像效果进行控制，借助DOM工艺将影像和测量数据有机结合，呈现出完善、准确的地形地貌以及测量数据。测绘工作人员可以根据这些信息对测量地区进行分析，分析出地形特点绘制准确的定型图。

3.5 立体测量

对于大比例尺地形图测量工作，在完成上述作业后，需要对大比例尺地形图的立体模型进行测量。例如，轮廓线、边线等位置。需要人工进行上述数据的采集和获取，即通过手绘的方式进行轮廓线和边线数据的收集，而且需要注意的是，对于一些无人机航测系统无法测量的位置，必须要做好标记，以便于后续工作的进行，确保提升大比例尺地形图测绘完整性。

结束语：综上所述，无人机地形图测量技术是航空遥感领域一个新的发展方向，具有低成本、方便快捷、灵活机动、高效率、高分辨率等特点，并已逐步应用于大比例尺地形图航空摄影测量领域。凭借自身的技术优势，可快速、高效获取高精度、高分辨率的影像数据，成为传统航空摄影测量的有效补充手段。但是无人机技术在未来测量领域的应用中仍然存在一定的不足，所以在今后的研究中，应不断优化和完善无人机技术，为无人机在测量领域的普及提供动力，进而促进社会和经济的发展。

参考文献

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