大比例尺地形圖測(cè)繪中的無人機(jī)航測(cè)

梁晨 李睿鑫 周琦

摘 要：目前，我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平顯著提升，無人機(jī)技術(shù)與航測(cè)相結(jié)合對(duì)于測(cè)繪行業(yè)來說就是一次巨大的進(jìn)步。無人機(jī)航測(cè)不但使用成本低，而且應(yīng)用靈活，所以得到了非常廣泛的應(yīng)用。本文將首先就無人機(jī)航測(cè)技術(shù)做簡(jiǎn)要介紹，其次對(duì)航空攝影測(cè)繪的發(fā)展歷程做簡(jiǎn)要闡述，然后重點(diǎn)探討大比例尺地形圖測(cè)繪中的無人機(jī)航測(cè)應(yīng)用，最后以一個(gè)具體項(xiàng)目來就其應(yīng)用做進(jìn)一步說明。希望本文的論述能夠?yàn)橄嚓P(guān)從業(yè)者的工作提供一定的參考和借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);航測(cè);大比例尺;地形圖

引言

無人機(jī)航空攝影現(xiàn)在已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于大比例地形圖測(cè)繪、文物修復(fù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)保護(hù)、災(zāi)害區(qū)域分析和自然資源管理等領(lǐng)域。其數(shù)字產(chǎn)品地表分辨率可以滿足較高精度的工作需求，但在大比例尺成圖中，存在高程及其他精度無法滿足建設(shè)要求的缺點(diǎn)，提高無人機(jī)航測(cè)成圖高程精度是亟待解決的問題。

1.無人機(jī)航測(cè)技術(shù)概述

首先無人機(jī)航測(cè)技術(shù)的起飛以及降落并不需要太多的地形支持，在無人機(jī)航測(cè)技術(shù)在地形勘測(cè)工作得到應(yīng)用之前，地形測(cè)繪工作想要完成測(cè)繪任務(wù)，只能通過一些大型航測(cè)設(shè)備來完成航測(cè)工作，例如直升機(jī)航測(cè)技術(shù)等，想要通過這些設(shè)備完成航測(cè)工作，測(cè)繪工作人員首先需要對(duì)設(shè)備提出申請(qǐng)，在得到相關(guān)批準(zhǔn)之后，才能夠展開測(cè)繪。而無人機(jī)航測(cè)技術(shù)并不需要這些申請(qǐng)工作，無人機(jī)的起降要求以及飛行環(huán)境要求并不高，控制方式也更加便捷。其次無人機(jī)航測(cè)工作相比其他測(cè)量方式工作的效率更高。早期我國(guó)的地形測(cè)繪工作較為落后，如果測(cè)繪地區(qū)的地形較為復(fù)雜，環(huán)境狀況不佳，測(cè)繪工作所得到的數(shù)據(jù)就容易出現(xiàn)誤差，這些情況也導(dǎo)致測(cè)繪工作的推進(jìn)非常困難，還有一部分地區(qū)根本無法通過傳統(tǒng)測(cè)量方式來完成測(cè)繪工作，無人機(jī)測(cè)繪方式能夠輕松對(duì)這些地形較為復(fù)雜地區(qū)展開測(cè)繪工作，在無人機(jī)測(cè)繪的過程中，通過遙感技術(shù)，測(cè)繪工作人員能夠根據(jù)無人機(jī)測(cè)繪到的實(shí)際情況對(duì)拍攝地點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。

2.無人機(jī)航測(cè)技術(shù)在大比例尺地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用

2.1照片的控制測(cè)量

應(yīng)用無人機(jī)航測(cè)技術(shù)進(jìn)行大比例尺地形圖測(cè)繪時(shí)，其中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是進(jìn)行像片的控制測(cè)量，目的在于將航測(cè)影像數(shù)據(jù)信息與全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)（GPS）采集的信息相結(jié)合，然后利用無人機(jī)航測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與地面測(cè)量數(shù)據(jù)的關(guān)系進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。此外，利用該技術(shù)進(jìn)行照片控制測(cè)量時(shí)，需結(jié)合全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)和相關(guān)測(cè)繪技術(shù)對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，其中對(duì)于一些現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)位的測(cè)量，必須進(jìn)行定位操作，而且一般需要將圖像控制點(diǎn)設(shè)置在具有明顯特征的位置，實(shí)際測(cè)繪時(shí)通常要畫出每一個(gè)控制點(diǎn)的點(diǎn)位，并突出它們的整體位置關(guān)系，以便于后續(xù)開展重復(fù)測(cè)量工作。

2.2航測(cè)控制點(diǎn)布設(shè)

在實(shí)際航測(cè)過程中，首先需要針對(duì)無人機(jī)航測(cè)的控制點(diǎn)展開科學(xué)布設(shè)。控制點(diǎn)的布設(shè)，必須要結(jié)合測(cè)區(qū)的實(shí)際地形條件，與大比例尺地形圖測(cè)繪的要求，從而決定選擇的控制點(diǎn)的數(shù)量，以及各個(gè)控制點(diǎn)的位置，從而為后續(xù)無人機(jī)航測(cè)奠定良好的基礎(chǔ)，高效完成數(shù)據(jù)采集。比如，第一條以及最后一條航線在其相對(duì)平面內(nèi)的像控點(diǎn)布設(shè)基礎(chǔ)應(yīng)控制在8個(gè)以內(nèi)。如果測(cè)區(qū)的實(shí)際情況為微丘陵，測(cè)繪基線則應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加至12個(gè)以內(nèi);如果測(cè)區(qū)為重丘陵地形，則應(yīng)當(dāng)增加至16個(gè)以內(nèi)。而且，在布設(shè)像控點(diǎn)的過程中，要必須要全面考量航線的實(shí)際情況與不規(guī)則網(wǎng)狀況;如果實(shí)際的控制網(wǎng)屬于不規(guī)則狀態(tài)，則應(yīng)當(dāng)將端點(diǎn)四周的特征納入一體化考量中，以免對(duì)拍攝的精度和全面性造成影響。如果測(cè)區(qū)的實(shí)際地形條件復(fù)雜，像控點(diǎn)目標(biāo)在選擇中存在較大的難度，則可以通過小型目標(biāo)分段擬合的方式來完成，這樣能夠最大限度地保證攝像清晰度，確保大比例尺地形圖繪制具有良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.3進(jìn)行空三加密和模型的建立

根據(jù)連接點(diǎn)在航空攝影測(cè)量像片中的位置和少量地面控制點(diǎn)的像方坐標(biāo)及其物方坐標(biāo)，通過平差計(jì)算，求解影像的外方位元素和連接點(diǎn)的物方空間坐標(biāo)?？罩腥菧y(cè)量主要包括雙拼影像區(qū)域網(wǎng)平差和單獨(dú)影像的區(qū)域網(wǎng)平差，選擇均勻分布于航測(cè)區(qū)域的5～6個(gè)像控點(diǎn)進(jìn)行刺點(diǎn)平差，其他像控點(diǎn)可通過預(yù)測(cè)功能確定位置以達(dá)到快速測(cè)量的目的，平差方式選擇的是平差軟件XSFM，探測(cè)粗差并剔除，查看平差報(bào)告，采用WGS-84坐標(biāo)系下的控制點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行平差，高程精度相對(duì)較低，轉(zhuǎn)換為國(guó)家2000坐標(biāo)系，進(jìn)行二次平差，比對(duì)兩次平差精度。

2.4優(yōu)化無人機(jī)航線設(shè)計(jì)

在無人機(jī)航測(cè)工作展開之前，測(cè)繪工作人員首先就需要對(duì)測(cè)繪任務(wù)的測(cè)繪需求進(jìn)行分析，然后為無人機(jī)設(shè)置相關(guān)的飛行路線，在設(shè)置飛行路線的過程中，必須要確保路線全程都能有航測(cè)目標(biāo)物存在，除此之外，還需要確保測(cè)量地區(qū)內(nèi)地形的高度差在無人機(jī)航線高度的1/6距離內(nèi)。其次在完成航線設(shè)計(jì)之后，測(cè)繪工作人員需要對(duì)航線中的地點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查，確保航線之中像主點(diǎn)不存在落水點(diǎn)，無人機(jī)在飛行過程中所受到的側(cè)風(fēng)影響處于最小狀態(tài)。在無人機(jī)測(cè)繪的過程中，測(cè)繪地點(diǎn)的天氣環(huán)境會(huì)對(duì)飛行控制的精準(zhǔn)度以及測(cè)量工作的準(zhǔn)確度造成影響，因此在設(shè)計(jì)航線的過程中，測(cè)繪工作人員需要充分考慮到這一問題，確保無人機(jī)航測(cè)設(shè)備的拍攝間距以及航線間距處于合理范圍內(nèi)。

結(jié)語

綜上所述，無人機(jī)航測(cè)技術(shù)是一種非常便捷、靈活的航測(cè)技術(shù)，而且能夠獲得非常精確的測(cè)繪效果，所以在大比例尺地形圖測(cè)繪工作中有很高的應(yīng)用價(jià)值。使用無人機(jī)航測(cè)技術(shù)，可以是數(shù)據(jù)采集的全面性、時(shí)效性都得到顯著提升，而且對(duì)于測(cè)繪人員來說，工作強(qiáng)度也得到了大幅降低。因此，對(duì)于測(cè)繪人員來說，要不斷總結(jié)無人機(jī)航測(cè)技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，用于創(chuàng)新，使其應(yīng)用范圍繼續(xù)得到大范圍拓展，從而為測(cè)繪事業(yè)發(fā)揮更高的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]邱立廣.無人機(jī)航測(cè)技術(shù)在礦山大比例尺地形圖測(cè)量中的應(yīng)用[J].世界有色金屬，2019（24）：24.

[2]季曉菲.無人機(jī)航攝免像控快速測(cè)制大比例尺地形圖關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2019.

[3]趙大華.無人機(jī)航測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用分析[J].住宅與房地產(chǎn)，2020（30）：255-256.

[4]史漢新.無人機(jī)航測(cè)技術(shù)在基礎(chǔ)測(cè)繪中的應(yīng)用探討[J].江西建材，2020（9）：53-54.

[5]趙帥華.無人機(jī)航測(cè)技術(shù)及其在地形測(cè)繪工作中的應(yīng)用探討[J].工程技術(shù)研究，2020，5（3）：41-42.

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