關(guān)于無人機攝影測量技術(shù)在數(shù)字化地形測量的運用分析

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的進步，無人機攝影測量技術(shù)開始廣泛地應(yīng)用于數(shù)字化地形測量中，文章通過對無人機測量系統(tǒng)組成的介紹，詳細(xì)闡述分析了無人機攝影測量技術(shù)在數(shù)字化地形測量中的應(yīng)用，包括控制點的布設(shè)、空中三角的測量、內(nèi)業(yè)數(shù)字化測圖（DLG）制作等。

關(guān)鍵詞：無人機攝影；數(shù)字化；地形測量

1 無人機攝影測量系統(tǒng)的組成

目前，我國在小比例、大比例尺數(shù)字化地形測量過程中，局限于航空攝影技術(shù)的不完善、航拍手續(xù)復(fù)雜、拍攝成本較高、拍攝耗時巨大，實際的經(jīng)濟效益并不理想，而采用傳統(tǒng)的地形測量技術(shù)又很難在較短的時間完成全部地形的測量。最近發(fā)展的無人機攝影技術(shù)，具有巨大的應(yīng)用潛力。無人機拍攝系統(tǒng)操作簡單、耗時周期短、拍攝效率高，而且能夠快速到達任意拍攝位置進行拍攝，配合計算機技術(shù)能夠快速地完成拍攝成像、測量任務(wù)，能夠極大地縮短測量周期，提高測量效率。

目前的無人機攝影測量系統(tǒng)一般包括軟件與硬件兩個基本部分，其中硬件部分包括無人機、機載和監(jiān)控三個系統(tǒng)，其中的軟件系統(tǒng)負(fù)責(zé)拍攝航線設(shè)計、飛行控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控、航空攝影檢查及數(shù)據(jù)預(yù)處理工作，而且能夠避免無人機在飛行拍攝過程中出現(xiàn)的姿態(tài)不穩(wěn)定的問題。無人機攝影測量系統(tǒng)中的飛行平臺使用高分辨率的遙感設(shè)備作為拍攝的主要部分，主要拍攝目標(biāo)為低空高分辨率數(shù)據(jù)，從而高效準(zhǔn)確的完成對地形數(shù)據(jù)的收集以及處理。無人機攝影測量技術(shù)主要使用一種通過攝影光束的交點確定地面點位的測量方式，這種測量技術(shù)首先要確定投影光束，此外，還需要其他外方位元素，包括三個線元素及三個角元素。傳統(tǒng)的通過控制點與空三加密反求光束的外方位因素地形攝影測量已經(jīng)不能完全滿足實際地形測量的需求，且在實際建設(shè)過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的地形測量資料與實際建設(shè)經(jīng)驗有一定差異，極大影響了土地資源的利用效率。所以，加快發(fā)展無人機攝影測量技術(shù)在數(shù)字化地形測量中的應(yīng)用，對于促進我國經(jīng)濟發(fā)展與社會主義建設(shè)具有十分重要的意義。

2 無人機攝影測量技術(shù)在數(shù)字化地形測量中的應(yīng)用

2.1 航攝測量測圖的原理

無人機攝影測量技術(shù)的基本原理是利用地面上的固有地形、地物確定三維坐標(biāo)并且記錄其性質(zhì)，然后將信息傳輸至計算機中，通過計算機技術(shù)，配合繪圖系統(tǒng)對收集的數(shù)據(jù)進行處理，最后輸出顯示與地形相同的地形圖。無人機航空攝影單像片利用中心投影的透視變換技術(shù)，而立體測圖主要是利用投影的幾何反轉(zhuǎn)技術(shù)。

2.2 無人機航空攝影

2.2.1 航線設(shè)計。無人機在進行航空攝影過程中，航線設(shè)計應(yīng)該分段設(shè)置在六個平高點位置。航線的首位兩個控制點應(yīng)該設(shè)置在像主點的連線上，而且要與方向線垂直，一般最大不能偏離半條基線。上下對點設(shè)置在同一立體相對內(nèi)。航線中的中間控制點要設(shè)置在首位控制點連線的中間位置，最大不能兩側(cè)偏離超過一條基線，盡量確保其中一個控制點位于中線位置，盡量避免兩個控制點都偏離中線的情況的出現(xiàn)，而且盡量不要兩個控制點偏離中線的一側(cè)，即使出現(xiàn)偏離，盡量保證偏離不要超過一條基線。航線的設(shè)計要以攝影區(qū)域的劃分、范圍的大小以及分區(qū)的平均基準(zhǔn)為基礎(chǔ)。避免攝影過程中區(qū)域高差過大，盡量維持在航高的六分之一范圍之內(nèi)，確保測量區(qū)域之內(nèi)有一定重疊，從而便于地形測量。

2.2.2 航空攝影。在進行無人機攝影過程中，地形盡量選擇地表植被覆蓋少或覆蓋對地形不會造成影響的位置，拍攝盡量選擇天氣晴朗，可見度比較高，盡量避免在云霧、風(fēng)沙等惡劣氣候條件下的拍攝，此外要依據(jù)拍攝地形的不同，依照拍攝要求的太陽高度角，進行拍攝。

2.3 無人機攝影測量像控點的布設(shè)

2.3.1 區(qū)域網(wǎng)布點。平高點依據(jù)局域網(wǎng)完成布設(shè)，區(qū)域網(wǎng)內(nèi)依照航線方向設(shè)置四條基線，在一些復(fù)雜地形可以設(shè)置六條基線，寬度為兩條航線。

2.3.2 像片控制點測量。像控點測量一般使用D、E級的GPS控制點作為起算點和檢測點，利用天寶R8GNSS接收機及控制手簿接入FJCORS網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)，并且利用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)進行像控點測量。（1）網(wǎng)絡(luò)RTK測量流動站要求在CORS的接收范圍內(nèi)操作，進行實時數(shù)據(jù)與中心控制站之間的數(shù)據(jù)傳輸。（2）通過測量手簿設(shè)置流動站設(shè)點測量像控點的具體操作參數(shù)。（3）網(wǎng)絡(luò)RTK測量流動站工作情況正常。（4）測量首先初始化儀器，獲得固定解，如果未能獲得，應(yīng)該將儀器的網(wǎng)絡(luò)斷開，再次對儀器進行初始化。（5）測量觀測次數(shù)為三次，對每次得到的觀測數(shù)據(jù)要進行確認(rèn)與檢核。

2.4 無人機攝影測量測圖的方法

目前的無人機攝影測量一般有三種不同的方法，分別為綜合法、全能法與分工法，其中綜合法主要是用于對大面積平坦土地的測量，為單張像片測圖，結(jié)合使用攝影測量與平板儀測量技術(shù)，綜合法利用平板儀能夠確定地面的高程以及等高線，通過得到的無人機攝影像片獲得地面的詳細(xì)地形情況。全能法一般用于山地地形的測量，通過使用立體測圖儀，能夠得到微小型的地面地形的結(jié)構(gòu)模型，通過得到的微小型的地面模型就能夠獲得地面的小關(guān)系平面位置、高程等數(shù)據(jù)，最終獲得該地區(qū)的地形圖。分工法一般在丘陵地區(qū)進行使用，基本原理是利用平面位置與高程分求的原則進行測量，與全能法相似，也是利用立體測圖儀獲得地形的數(shù)據(jù)，從而確定最終的地形圖。

2.5 空中三角測量

無人機攝影技術(shù)中的空中三角測量主要用來確定以及糾正定向點與標(biāo)記點的位置，包括測量過程中需要的一起元素數(shù)據(jù)等，在進行空中三角測量之前需要進行必要的材料以及設(shè)備的準(zhǔn)備，才能更好地完成對定向點以及標(biāo)記點的確定。

2.6 內(nèi)業(yè)數(shù)字化測圖（DLG）制作

無人機攝影在數(shù)字化地形測量過程主要步驟為航空攝影測量空三加密，包括外業(yè)與內(nèi)業(yè)兩個部分，外業(yè)主要負(fù)責(zé)像片控制點的測量、照片的調(diào)繪以及地形圖的綜合測量。內(nèi)業(yè)主要通過相片上的控制點，通過空中三角測量技術(shù)，確定地形的控制點、高程、坐標(biāo)等數(shù)據(jù)。在進行測量過程中，儀器的測繪過程中要注意也已經(jīng)完成的地形圖完成接邊，每一幅地形圖的完成，都要經(jīng)過仔細(xì)檢查以及確認(rèn)才能從儀器上取下，最終完成地形圖的測量任務(wù)。

3 結(jié)束語

隨著無人機攝影技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，以無人機攝影技術(shù)為前提的測量技術(shù)也得到了巨大發(fā)展，發(fā)揮出巨大的應(yīng)用潛力，而以無人機攝影測量技術(shù)為基礎(chǔ)的數(shù)字化地形測量也成為可能，雖然目前無人機攝影測量技術(shù)在發(fā)展過程中還存在一些不足，但是我們有理由相信，隨著無人機攝影測量技術(shù)以及相關(guān)軟件的不斷完善與配套硬件系統(tǒng)的不斷發(fā)展強化，其應(yīng)用前景十分樂觀，對于改變傳統(tǒng)地形測量，實現(xiàn)數(shù)字化地形測量具有重大的意義。

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作者簡介：徐燦（1983，09-），女，籍貫：湖南長沙，職稱：助理工程師，學(xué)歷：?？?，研究方向：航測遙感與測量。