基于無人機低空航攝的地形圖測繪應(yīng)用

牛學(xué)軍

摘? 要：伴隨測繪科技的不斷發(fā)展，尤其是無人機測繪技術(shù)的發(fā)展，低空航攝在災(zāi)害監(jiān)測、地形圖測繪中發(fā)揮了重要作用，特別是在地形圖測繪中，采用無人機進行空中攝影，不僅風(fēng)險小，而且效率也更高，大大降低了成本，在較大范圍內(nèi)使用無人機進行測繪，能夠有效提升地形圖繪制的精確度。文章分析了使用無人機地形圖測繪的主要特點，以及進行航線規(guī)劃、數(shù)據(jù)采集與處理的基本流程。

關(guān)鍵詞：無人機;地形圖測繪;空中三角測量;DSM地表模型

中圖分類號：P217? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）36-0178-02

Abstract： With the continuous development of surveying and mapping technology， especially the development of UAV surveying and mapping technology， low-altitude aerial photography has played an important role in disaster monitoring and topographic map surveying and mapping， especially in topographic map surveying and mapping. UAV is used for aerial photography. Not only the risk is small， but also the efficiency is higher， greatly reducing the cost， and， in a larger range of UAV （Unmanned Aerial Vehicle） surveying and mapping， can effectively improve the accuracy of topographic map drawing. This paper analyzes the main characteristics of surveying and mapping using UAV topographic map， as well as the basic flow of route planning， data acquisition and processing.

Keywords： UAV （Unmanned Aerial Vehicle）; topographic map mapping; aerial triangulation; DSM surface model

無人機在地形圖測繪中的應(yīng)用，是以航空技術(shù)為基礎(chǔ)，軍事領(lǐng)域也都有所涉及，從我國目前的地圖測繪來看，部分地區(qū)還是采用傳統(tǒng)方法進行測量，面對大比例尺的地形圖測繪，更是需要耗費大量的人力、物力和財力，增加施工的工期，降低工作效率，但是用無人機搭載非測量相機進行地形圖測繪，就能夠解決這一問題，時效性也有所保障，無人機在地形圖測繪中的像素清晰，測量面積也比較廣泛，便捷性也更高。

1 無人機航測系統(tǒng)的構(gòu)成概述

無人機低空航攝系統(tǒng)，即由航攝飛行平臺（UAV）、數(shù)據(jù)采集部分、POS信息與飛行控制部分等構(gòu)成。其中常用的測繪UAV無人機分為固定翼、多旋翼、復(fù)合翼等，為數(shù)據(jù)采集提供飛行載體平臺;數(shù)據(jù)采集以CCD可見光相機或光譜傳感器為主，快速實時獲取地表信息;POS模塊提供數(shù)據(jù)采集瞬間對應(yīng)時刻的空間定位、姿態(tài)確定等信息，以滿足后期影像空三解算;飛行控制模塊則承擔(dān)航線信息傳輸、飛行器起降與巡航控制等功能，同時若出現(xiàn)信號失鎖、電量不足等情況時，無人機可自動返回起飛點。

2 無人機航攝攝影測量技術(shù)的主要應(yīng)用特點

在測繪行業(yè)中，使用無人機進行地形圖測繪具有諸多優(yōu)勢，不同于衛(wèi)星測繪，無人機測繪所花費的時間較短，速度較快，并且能夠提供更多的側(cè)面紋理、三維點云等數(shù)據(jù);無人機低空航攝測繪與傳統(tǒng)人工測繪相比，作業(yè)效率高、勞動強度低、數(shù)據(jù)時效性強。無人機對于環(huán)境的要求不高，受氣候條件的影響比較小，因為操作簡單，實用性強，因此被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代測繪領(lǐng)域。

在測繪之前，應(yīng)對當?shù)氐匦芜M行初步了解，合理安排測繪計劃，在地形相對復(fù)雜的區(qū)域，還應(yīng)更加仔細設(shè)置無人機的飛行路線以及拍攝的角度，減少補測，對于重要的控制點進行具體的測量，檢查無人機拍攝影像，分析所得到的數(shù)據(jù)，對于存在的不合理部分進行補測，按照具體的步驟進行操作，完成航測任務(wù)，可以使用數(shù)碼相機進行攝影，向地表傳送分辨率更高的圖像，除此之外，無人機還能夠與衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)鑲嵌融合，協(xié)同效率也很高，為地形圖測繪工作的開展提供了極大的便利，無人機在地形圖測繪中的使用極大地節(jié)省了人力與物力，工作效率也比較高，因此為測繪工作的良好開展奠定了基礎(chǔ)。

3 無人機在地形圖測繪中的應(yīng)用

3.1 航線規(guī)劃和像控點布設(shè)

在使用無人機進行航空測繪時，首先應(yīng)熟悉無人機使用流程，根據(jù)拍攝地區(qū)的地形地貌，確定航攝GSD分辨率、航向旁向重疊率（大于55%）與航線情況，測繪時應(yīng)選擇合適的天氣，根據(jù)風(fēng)向調(diào)整飛行方向，航飛區(qū)域應(yīng)大于要求面積;像控點是測圖的主要依據(jù)，在選擇像控點時一般選擇代表性特征點或人工設(shè)置像控點，布設(shè)密度以及布設(shè)位置都要符合航攝規(guī)范要求。

3.2 空中三角測量

使用無人機技術(shù)進行地圖測繪，利用GPS、IMU等快速獲取航攝瞬間POS姿態(tài)信息，而空中三角測量是航空攝影測量解析的核心內(nèi)容，根據(jù)航攝CCD相機獲取的地面數(shù)據(jù)，利用POS輔助空三測量，完成同名像點的匹配與點云的高精度生產(chǎn)。某工程相對定向點云位置精度如表1所示。

3.3 立體采編

無人機通過航空攝影測量，整合地形、地質(zhì)等信息，對測量區(qū)域中的立體像對進行采編，確保信息的準確性和完整性，對地形結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和物體線節(jié)點數(shù)據(jù)進行嚴格控制，與無人機航攝中獲得的數(shù)據(jù)相結(jié)合，從而更加準確的得到測繪工程數(shù)據(jù)。如果對建筑物進行測量，應(yīng)根據(jù)DOM影像成果，進行線劃處理;對于地形比較復(fù)雜的區(qū)域，則預(yù)先內(nèi)業(yè)標定，然后外業(yè)調(diào)繪結(jié)合，從而完成信息的采編工作。

3.4 數(shù)字線劃圖與正射影像

數(shù)字線劃圖工作的開展，需要使用相關(guān)的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)編輯，保證數(shù)據(jù)的完整性與格式的正確性，使用無人機進行大比例尺地圖測繪時，應(yīng)構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)字表面模型DSM，因此要嚴格規(guī)范操作步驟，減少人工采集的誤差，從而保證工作的正確性;測繪系統(tǒng)會根據(jù)需要自動匹配形成DSM，根據(jù)數(shù)據(jù)和影響再進行濾波處理，將數(shù)據(jù)和影像轉(zhuǎn)化成DEM的格式，從而進行相應(yīng)操作，使用全數(shù)字攝影測量技術(shù)，生產(chǎn)滿足制圖要求的DOM正射影像數(shù)據(jù)（如圖1所示）。

3.5 補測操作

當對無人機測繪所采集到的數(shù)據(jù)進行分析處理時，預(yù)先外業(yè)采用快拼影像，可對未測量到的地區(qū)，即航攝漏洞以其快速機動的優(yōu)勢進行及時補測，在面對一些地形比較復(fù)雜的區(qū)域，無人機的測繪也比較困難時，也可采用傾斜攝影測量或人工測量相結(jié)合的方法，將人工測量與無人機測量的結(jié)果相比較，進一步提高測量的準確度，設(shè)置好參數(shù)，按照操作規(guī)范執(zhí)行，無人機航攝精度可滿足大比例尺測圖的精度指標要求。

4 結(jié)束語

綜上所述，無人機在大比例尺地形圖測繪中具有許多優(yōu)勢，相較于人工測量也更加的靈活高效、信息全面，可有效滿足大比例尺地形圖測繪的要求，提高測繪數(shù)據(jù)的準確性和完整性，降低傳統(tǒng)人工測繪中的誤差;同時伴隨多拼鏡頭傾斜攝影測量技術(shù)的發(fā)展，以數(shù)字真三維模型為主要采集基礎(chǔ)的新型測繪手段，正逐步替代傳統(tǒng)測繪數(shù)據(jù)采集方式，為智慧城市建設(shè)提供了三維實景數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]王明，黃文鈺.四旋翼無人機航攝技術(shù)在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用[J].西北水電，2017（06）：34-36+43.

[2]馬存富.基于無人機傾斜攝影技術(shù)礦山地形精準測量方法[J].世界有色金屬，2018（03）：15-16.