无人机航摄技术在复杂山区大比例尺测图中的应用

无人机航摄技术在复杂山区大比例尺测图中的应用

宋春龙

山东正元数字城市建设有限公司  山东烟台市 264000

摘要：无人机是一种不需要人员驾驶的飞行器，这种飞行器可在飞行驱动设备的驱动下实现悬空行进，其飞行路线比较灵活，对于陆地环境也没有过高要求，通过终端控制，便可快速到达人员难以到达的区域，根据相应的指令进行信息采集。无人机航摄技术开始广泛应用于测绘工程测量中，并成为一种典型测量技术。通过该技术的应用，可有效避免传统测量中的各方面因素影响，进一步提升测绘效率和质量，充分满足当今多样化和复杂化的测绘工程测量需求，基于此，对无人机航摄技术在复杂山区大比例尺测图中的应用进行研究，以供参考。

关键词：无人机航摄技术；复杂山区；大比例尺测图；应用

引言

“十四五”基础测绘规划中指出,推动在国家测绘基准体系建设与精化、实景三维中国建设、海洋测绘等方向凝练形成大项目、大工程。大力加强新型基础测绘体系建设,积极探索新型基础测绘生产模式。目前,随着基础建设速度和需求的不断提高,传统的外业测绘模式已难以满足现阶段的生产需求,并且对于地形复杂的山区,采用传统的人工测图方式不但满足不了精度要求,且难以保障外业测图人员的生命安全。而无人机倾斜摄影测量技术是近年来发展的高新测量技术,此技术弥补了传统航摄技术中存在的不足之处。与传统单点数据以及单一正射影像的获取不同,无人机倾斜摄影测量技术凭借其机动灵巧和高自动化作业的优势特点,在进行测量作业时受到的地形限制约束较少且作业速度快,能够大幅度提高野外作业效率。

1无人机航摄技术系统组成

在无人机航摄系统中，主要的组成部分包括无人机飞行平台、地面控制系统以及数据处理系统。其中无人机飞行平台中主要包括无人机、机载电子设备以及任务荷载；地面控制系统主要包括地面站设备以及地面站软件；数据处理系统主要包括数据处理设备以及数据处理软件。

2无人机航摄技术系统应用优势

就目前的测绘工程测量来看，无人机航摄技术的主要应用优势包括以下几个方面：（1）测绘效率与灵活性较高。无人机具有良好的机动性能，反应灵敏，且十分灵活，实际测量中不需要人工驾驶，也不会受天气环境等因素限制。（2）分辨率高。通常情况下，其测绘境地可控制在0.1～0.5m，且具有通信功能，可将采集到的数据实时传输到地面控制系统，并通过计算机进行分析与处理，以此来实现测绘数据的高效利用。（3）运行周期短，成本低。具体测绘中，并不需要进行专门的降落场地设置，且一名工作人员即可操控一台无人机，可实现土地与人力资源成本的显著节约。

3无人机航摄技术应用分析

3.1像控点布设

在正式开始航拍任务之前,在航摄区域内实地布设像片控制点并测取坐标。像片控制点主要用于影像数据的空三解算以及对后期三维模型的精度评定分析。像片控制点的位置主要设置在特征明显且短时间内不容易被破坏处。像片控制点坐标使用实时动态差分技术测定,此次共测量点30个,并且均匀分布在测区范围之内,其中9个点作为像片控制点,用于空中三角测量解算,其他剩余点作为检测点,用于三维模型的精度验证。

3.2空中三角测量

在具体的工程测绘过程中，无人机航摄技术会与前后方交会相结合，然后通过计算机来实现特殊点位或加密点位的空间坐标获取，这种方法称为空中三角测量法。此方法的精度主要从两个方面分析，第一是理论方面，加密点坐标改正数值可视为随机误差值，按照最小二乘法平差函数和协方差，可对坐标改正数值进行方差以及协方差矩阵关系计算，这样便可实现平差精度的获取。第二是将地面测绘数值视为真实坐标，对地面上的控制点位平差坐标和测绘坐标的数值关系进行分析，将多余控制点位坐标值用来替代检查点位以及多余观测值，从而实现平差精度的有效计算。在通过该方法进行测量的过程中，通常会采用实际的精度数值对更贴合实际的测绘数据加以表示。就理论层面而言，如果测绘数据不会被不必要的误差所影响，实际精度便可与理论精度相等同。但是在实际的工程测绘中，其实际精度和理论精度之间一定会有误差存在，不同精度也会使得平差模型和观测值误差不同。因此，在平差测量的过程中，多余控制点观测至关重要。

3.3多视影像密集点匹配

无人机倾斜摄影是拍摄获得多个角度的影像数据,且拍摄的频率高,使得影像具有很高的重叠度、旋转的角度偏大、影像覆盖的范围更广等特点,这些特点会导致影像之间匹配困难。而多视影像密集点匹配正是因为影像数据量过大,通过利用影像间的冗余信息,来达到对盲区的地物特征和拍摄地物中的错误匹配进行改正和补充的目的,并且可以迅速准确地获取多视影像的同名点坐标。

3.4理论和实际精度指标分析

在理论精度方面，无人机遥感测量系统的理论精度主要为空三测量内部精度，它可以将测绘区域中的偶然误差分布规律直接反映出来，并和点位分布之间建立起一定的关联。在实际精度方面，平差模型中的系统误差以及偶然误差之间的差异性是实际与理论精度误差产生的主要原因。但是就实际的精度误差公式而言，其定义比较简单便捷。一般情况下，可直接计算多余控制点所处位置的真实坐标和平差坐标，以此来实现平差模型实际精度的获得。

4无人机航摄技术发展方向

4.1抗风性能的改进

就目前的无人机遥感航摄而言，风力干扰是其工作中所面临的一个主要问题，一旦测量中的风力过大，便会对测量结果造成一定程度的不良影响，从而增大测量误差。基于此，在无人机航摄技术未来研究与发展中，相关单位与研究人员应加强其抗风性能的研究，通过先进的软件技术等进行无人机飞行姿态控制，并进行科学的风力误差测算。通过这样的方式，便可让无人机航摄技术具有更好的环境适应能力，从而实现其测量工作质量的进一步提升。

4.2无人机飞行姿态控制效果的提升

在通过无人机航摄技术进行工程测量的过程中，无人机飞行姿态将会对测量效果产生直接影响。基于此，在今后的无人机遥感航摄技术应用和发展中，研究者与技术人员一定要加强其飞行姿态控制效果的研究，通过科学合理的措施来提升其飞行姿态控制效果。通过这样的方式，便可让无人机航摄中获取到的影响资料具备更好的精度与重叠度，充分满足工程测量的实际需求，达到更加理想的工程测量效果。

4.3无人机遥感航摄测绘技术的自动化与智能化控制

在目前的无人机遥感航摄测绘中，无人机需要地面上的操作人员远程控制，在这样的情况下，便难免存在一定的人为因素影响，且在突发情况下，人的反应速度会比控制系统的反应速度慢很多。因此，在未来的发展中，无人机遥感测绘技术将会朝着自动化与智能化控制的发展，从而彻底避免人为因素的影响，实现控制效果、测绘质量的进一步提升。

结束语

随着时代的发展与科技的进步，工程测绘领域中的无人机航摄技术也将实现不断发展，从而使其现有的不足得以一一弥补，进一步提升无人机遥感航摄技术的应用效果。

参考文献

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