无人机航测在地形测图中的应用

无人机航测在地形测图中的应用

李月鹏

郑州市郑东新区土地规划勘测中心，河南郑州，45000

摘要：地形图测绘是地质环境监测的重要工作，可通过数据模型的界定，精准地描述当前地质参数，然后结合空间开发策略，确保土地资源开发价值的最大化。在实际应用过程中，要确保测绘精度，就要结合无人机航摄系统的特点，对无人机航测大比例尺地形图关键技术和影响无人机航摄大比例尺地形图精度的因素进行深入研究，基于此，本文对无人机航测系统概述以及无人机航测在地形测图中的应用进行了分析。

关键词：无人机航测技术；地形图测绘；模式

1无人机航测系统概述

目前随着我国测量行业的不断发展，传统的测量技术已经无法满足现代测量的要求，因此出现了许多先进的测量技术，与其它测量技术相比，无人机航测技术具有独特的优势，受相关工作者广泛欢迎，并且加强了对无人机航测技术的研究，并取得了一定的成就。无人机航测系统主要由于传感器、飞行平台、飞行控制系统以及地面监控四个部分组成，在具体的工作中，按照要求进行合理的测量，以此获得更加全面、有效的数据，充分发挥无人机航测系统在测量过程中的应用。

在地形测图中，应用无人机航测系统，必须充分了解无人机航测系统的特点，具体主要有以下几个方面：首先无人机航测系统在运行过程中，地面状况以及天气条件对其工作产生的影响较小，而且周期短，作业灵活，可以有效应突发状况；其次对于无人机相关设备的维修和管理比较简单，维修成本低，无需要投入过多的人力、物力；再次无人机航测技术具有较强的高分辨率，一般情况下，在小范围信息获取中，无人机航测技术更具优势；最后无人机携带方便，且转场较快，使得测量工作更加的便利。

2 无人机航测在地形测图中的应用

2.1 像控点布设

像控点布设包括四个方面的内容，即影像分析、点位选取、像控点测量、像控点刺点。影像资料分析方面主要分析了航线间隔及旁向重叠度，分别以30%-40%、65%~-75%为准。无人机摄影作业区域，航向超出航空摄影区域范围需要控制在3-6条基线。相片的倾斜角度、旋偏角、航线弯曲度，分别小于4°、8°、3%。高度方面，同一条航线高差应在30m以下。在相片上的实际航线与设计航线之间的偏离范围要求控制在10cm以内，考虑精度要求，为了从技术层面做到质量有效控制，采用强化加密像控点的方法。具体的操作限定在不规则区域内，针对凹角处进行高程点设置，针对凸角处进行平高点设置。相片位移误差不大于30m，在像控点测量方面，选择了全站仪配合RTK双频GPS接收机，对本次的像控点进行测量。在像控点刺点方面，刺点误差应保持在相片上0.1mm以内。

2.2 外控与调绘

根据无人机像幅小、重叠面积大、像对多、基线短等特点，在220kV缅甸伊江上游电站输电线路工程试验中，共完成16条航带的像控点测量和终勘定位所需的基准点测量，布设133个控制点（包括像控点120个，基准点13个），相邻像对点间的基线间隔数限制为8条。外业采用GPS快速静态作业模式，网型采用图型强度较高的边连式，起算点采用6个稳定可靠的GPSC级点（YB05、M002、M003、M006、M015、M021）。坐标系统采用1954年北京坐标系，中央子午线为99°，高程系统采用1985国家高程基准。并完成相应线路路径的调绘工作。由于无人机影像数据分辨率较高，内外业判读准确，因此很大程度上减小了像控刺点、内业辨视的误差，提高了后期成图的数学精度。

2.3 航空摄影

无人机在进行航空测量前，有关人员需对监测区域内的山地、高层建筑、水系等进行基本了解，熟悉监测地区的大小以及形状，并根据当地的雨、雾、风力风向、光照强度与云层高度做好充分的准备工作。综合考量相机的焦距、相幅、分辨率要求之后对无人机飞行航线进行规划。无人机航测的摄影相机应使用高性能的产品，高性能的相机能够确保获取到清晰、准确的数据图像，降低了后期图像数据处理、分析的难度，提高了测量结果的准确性。同时，航空摄影应在要求的航拍时间内，科学选择地表植被，优先选择在无扬尘、云雾少、大气透明度好且对成像影响小的天气下进行。其次，在分析当地的地形条件后，根据相关规范中太阳高度角的具体要求，合理选择航空摄影的时间。

2.4 数字化地形图测绘作业模式

数字化地形图测绘作业模式是保证地形图精准度的重要方式。根据数据采集方法的不同，可以将数字化地形图测绘的作业模式可以分为数字测记模式、电子平板模式、内业数字化模式。（1）数字测记模式。数字测记模式是一种野外数据采集、室内成图的作业方法，根据编辑码、草图进行描述和记录地形图的连接关系、地理属性等，将测记模式分为有码作业和无码作业。数字测记模式具有精准度高、内业分工明确、成图效率高等特点。（2）电子平板模式。电子平板模式是将地形图测绘工作放在外业现场完成的成图方式，通过计算机模拟测图平板，并将其与全站仪进行连接，实现数据采集、处理、图形编辑等。电子平板模式具有精准度高、可靠性高等特点。（3）内业数字化模式。业内数字化模式通过数字化仪、扫描仪等在室内进行数据采集，对采集的数据进行有效编辑，业内数字化模式工作简单、效率高，但精准度较低。业内数字化模式适用于地形图原图较高的作业。

2.5 正射影像制作与可视模型制作

无人机航测后将无人机上传的图像使用有关软件进行正射影像图制作。在对前方交会测量的影像匹配与方位元素，进而获取大量的离散式三维点。并对这些离散式三维点进行具体分析，以人机交互方式取得相关数据之后生成相关的正射影像。地形测图深受正射影像图的影响，正射影像图准确才能保证后续测量数据分析工作的开展。

正射影响图制作过程中的三维图像是分析地形测图的重要内容。通过三维图像可视化，制作可视化模型可以较为全面地了解区域地形的特点。可视化模型即把真实的影像数据映射到透视表面，添加人文与自然信息等重要信息，进而实现虚拟三维飞行的目的。制作可视化模型需要专业人员有较高的制作技术，同时数据信息也要保证其准确性，其在无人机航测地形测图中占据着重要地位。

2.6 规范作业流程

在实际应用的过程中，技术人员主动转变传统工作理念，坚持实事求是的工作原则，加大对于应用无人机航测技术的重视程度，纳入平均基准面高程及项目整治范围等指标进行航线设计，确保同一拍摄区域其高差不得大于原定航高的1/6、其航区航向重叠率不得低于65%、其旁向重叠率不得低于35%、其旋偏角不得超过15度、其像片倾角不得超过5度，测量像控点以影像快速拼接软件为主生成正射影像图，并且将正射影像图视为工作底图利用GPS-RTK技术以1/1000地形图成图比例测量选择像控点。

3 结束语

总之，随着我国测量行业的不断发展，促进了工程测量技术的发展，无人机航测是一项先进的测量技术，具有较多的优势，包括获得高分辨率的实地照片，数据信息的实时处理、测量的精度高、成本低以及安全系数高等等，因此应加强无人机航测技术在地形测图中的应用，充分发挥无人机航空摄影的优势，并减少其他因素对航空摄影技术的不利影响，希望相关工作者能够加强对无人机航测在地形测图中的应用，不断提高无人机航测测量精度，以此促进我国测量行业的不断发展。

参考文献：

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