1：500无人机大比例尺测图关键技术及应用研究

1：500无人机大比例尺测图关键技术及应用研究

周朋雪刘海霞

周朋雪刘海霞

山东明嘉勘察测绘有限公司山东省淄博市255000

摘要：现如今，我国科学技术水平显著提升，随着无人机技术发展迅猛，航空摄影测量的精度也随之有了很大的提高，通过航测来获取高精度、高分辨率的遥感影像逐渐成为常态。传统的大比例尺测图方法耗时费力，本文通过分析无人机航空摄影测量系统组成，探究其关键技术，并实地进行航测试验以验证免像控1∶500无人机测图的可行性和可靠性。

关键词：无人机；航空摄影测量；关键技术；大比例尺测图

引言

在居民区等复杂区域建设过程中，大比例尺地形图工程测绘效率会受到严重影响，甚至还会出现很多无法施测的区域。在传统航空摄影测量技术实施过程中，除了昂贵的航摄仪器外，对天气等因素要求很高，无法在小面积大比例尺地形图测绘上发挥出作用。而无人机航测技术摄影周期极短，成本较低，已经在很多测绘工作之中得到应用。

1航空摄影测量概述

在摄影测量发展过程中，航空摄影测量属于其中的分支结构，该技术在近年来发展十分迅速，而且具备测量面积广、地图格式多样性等特点，受到了相关行业的高度赞扬。所谓航空摄影测量，主要是以飞机或者是其他飞行设备为基础，安装航摄仪器，提前制定好飞行路线，其中配备的航摄仪器可以对遥感影像进行连续获取，实现对控制点的有效测量。之后，工作人员可以利用特定仪器，构建三维立体采集等工作内容，最终呈现出不同形式的地图产品。站在实际工作角度来说，航空摄影测量作业主要涉及两部分内容，即航测外业和航测内业。其中，航测内业主要进行像片获取、像片控制点联测等工作。内业作业主要是处理得到的影像，以及三维立体采集等内容。

2无人机航空摄影测量技术分析

无人机航空摄影测量技术以UAV无人机航测系统为载体，集成了空中拍摄、无人机遥控遥测和视频影像传输处理等多种技术。无人机航测技术主要借助无人机、影像航拍设备、地面航线设计应用软件、无人机航摄飞行控制软件、地面信息处理系统、机载数据处理系统等，获取高分辨率及高精度遥感数字影像。通过无人机高空飞行作业，搭载数字航测设备进行工程地形遥感测绘，借助信息数据处理系统对无人机航空摄影所得相关遥感影像数据进行后期加工，从而制作形成符合各种比例尺精度要求及国家地形测绘标准的地图产品。

3无人机航空摄影测量关键技术

3.1地面站控制系统

在地面控制系统构建上，主要内容包括数传电台、地面站软件以及计算机三方面。站在实际工作角度来说，控制系统在飞行数据和定位信息获取上，主要是借助于控制软件的实时显示，在获得飞行数据和坐标内容同时，还能通过计算机地面软件系统，统计出飞机飞行的实时参数和航线，对无人机的飞行进行遥控指挥。通过上述操作，整个无人机的自动驾驶能力也会得到进一步强化，工作人员可以在其系统之中事先输入好飞行轨迹，确保其航线飞行任务的自动执行，只有这样，才能让航迹任务得到有效更改。

3.2空中三角测量

空中三角测量是依据少量已知的野外控制点，在航摄影像上进行控制点加密，通过数学运算求得加密点的平面位置和高程，为缺少野外控制点的地区进行测图提供用于绝对定向的加密控制点。通常情况下，空中三角测量包括相对定向、模型连接、平差解算和绝对定向等步骤。首先进行立体像对的相对定向，目的是恢复构成立体像对的相邻两张影像的摄影光束的相互关系，使同名光线对对相交，以此恢复两张影像的相对位置，然后建立目标的几何模型，进而可以计算得到每个模型的相对定向参数。相对定向完成之后，即建立了影像之间的相对位置关系，但是各个模型之间的坐标系没有统一，此时需要通过各个模型之间的同名点通过空间相似变换来进行模型连接，将每个模型统一到同一坐标系下。利用立体像对的相对定向可以构成单航带自由网，确定每一条航带内的影像之间的相对空间位置关系。然后，利用单航带之间的物方同名点和空间相似变换将每条单航带自由网进行拼接，将所有的单航带自由网统一到同一坐标系，形成区域自由网。在相对定向和模型连接时，存在着误差的传递和积累，这会导致自由网的变形和扭曲，因此需要进行自由网平差来减小误差。然后再导入控制点坐标进行区域网平差，以实现整个区域网的误差配赋和绝对定向。绝对定向是对无人机航空影像进行空中三角测量的重要环节，可以实现经过相对定向后的立体模型由摄影测量坐标到大地坐标的转换。绝对定向的实质是解求摄影测量坐标系和大地坐标系两个坐标空间的7个坐标转换参数，包括3个平移参数、3个旋转角参数和1个比例参数。绝对定向完成后，便可以根据无人机影像的摄影测量坐标求取目标的大地坐标。

3.3POS技术辅助空三加密

由于全球定位技术的发展，让航测技术变得更加完善，在控三作业上，进一步降低了人工作业量，降低对地面控制点的依赖性。其中，POS技术主要是对GPS动态定位技术进行合理利用，从而对三维坐标进行获取，之后利用IMU将曝光瞬间飞机的三个姿态角展示出来，这样一来，外方位元素值便会展示出来，让外业控制点的作用越来越小。通过POS技术的辅助，人工作业步骤和时间进一步下降，同时还能与实际规范精度要求相符，不但可以将内业作业效率提升，还会使得航测作用成图周期时间变得更短。该项技术的主要原理就是通过GPS技术和IMU技术，成功获取外方位元素，实现其理论层面的相互对等。

3.4立体采编测量

测量工作人员在利用无人机航空摄影测量完成相关测量工作后，还应及时的进行地形内部测量数据的采集。才能确保利用无人机进行的地形图测绘的精确度。但是，在实际应用的过程中，必须对后期节点数据的分析予以充分的重视，在完成无人机数据的收集后，工作人员必须手绘完成等高线与水涯线。

3.5影像匹配

影像匹配的实质是通过特定的匹配方法，在两幅或者多幅影像之间识别同名点并进行匹配的过程。无人机航空摄影测量技术能够获取同一位置大重叠度的数字影像，航向重叠度60%～80%，旁向重叠度15%～60%，影像匹配就是利用重叠的影像找出每张影像之间的相对位置，并通过特定的变换模型把每张影像都变换到同一坐标系下，然后在这个统一的坐标系下来描述每一张影像。与基于灰度信息的影像匹配相比较，基于特征的影像匹配在畸变、噪声等方面具有更好的可靠性，方法是先提取影像的特征信息，再根据提取出来的这些特征进行特征匹配，最后在这些匹配后的特征的基础上，实现整个影像的匹配。

结语

地形测绘工作城市管理、地区发展的基础，尤其是当代社会中的基础建设领域发展较快的情况下，也更对地信息有全面而清晰的了解。而在完成相应地区地形测绘工作的阶段中，也就需要工作人员能科学的使用无人机技术，使地形测绘的质量以及效果得到保证。同时地形测绘方面的工作人员也要能充分的认识到无人机技术的优势，不断加深对无人机设备航空摄影的研究，为无人机技术在地形测绘方面的运用创造更好的基础，推动地形测绘工作的发展。

参考文献：

[1]朱大康．无人机低空摄影测量影像质量控制的研究［D］．南昌：东华理工大学，2016.

[2]郑期兼．无人机技术在测绘测量中的应用分析［J］．科技与创新，2014（5）：40-41.

[3]毛建华.低空轻型无人机航测技术在矿山地形测绘中的应用探究[J].世界有色金属，2018（21）：16+18.

[4]李集亮.无人机航空摄影测量技术在地形测量中的应用与实践[J].西部资源，2018，17（3）：215.