無人機(jī)航空攝影測量在工程地形圖測繪中的應(yīng)用簡述

楊曉慶

摘? ? 要：隨著科技的逐漸發(fā)展，對于地理信息的精度和時效性要求也越來越高，用戶對地理數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提出了更高的要求，與此同時，無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展與攝影測量學(xué)科的不斷壯大，形成了無人機(jī)攝影測量系統(tǒng)，應(yīng)用于測繪中。航空攝影測量（AirPhotogrammetry），就是利用飛機(jī)對地面拍攝照片，然后利用攝影測量原理和立體測圖儀制作組成立體模型，從而進(jìn)行各種地圖測圖和地物判讀。這是一種減少野外作業(yè)，將野外作業(yè)轉(zhuǎn)化為室內(nèi)作業(yè)的有效的測量方法。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)航空攝影測量;工程地形圖測繪;應(yīng)用

1? 控制測量技術(shù)設(shè)計

1.1? 像控點布設(shè)

1.1.1? 像控點選點條件

（1）像控點應(yīng)均勻布設(shè)，根據(jù)不同地形可適當(dāng)增加控制點個數(shù)。（2）應(yīng)易于精確地位和量測。（3）像控點要有明晰的指標(biāo)影像。（4）點位目標(biāo)應(yīng)在明顯的部位等。

1.1.2? 布設(shè)原則

（1）目標(biāo)像片：依據(jù)不同尺度（0、1、2級）截取目標(biāo)像片[2]，截取最大尺度應(yīng)清晰辨別像控點位置，截取最小尺度應(yīng)包含重要地形、地貌信息，便于像控點定位與查找。（2）像控點位于目標(biāo)像片中心且用十字絲標(biāo)記。（3）像控點應(yīng)有概略坐標(biāo)，方便外業(yè)人員依據(jù)坐標(biāo)查找像控點位置。

1.2? 像控點測量

（1）像片控制點一般采用基于SDCORS網(wǎng)絡(luò)RTK測量法測定。（2）按照圖式和設(shè)計的要求對數(shù)據(jù)進(jìn)行縮編使數(shù)據(jù)滿足制圖的要求，對整理后數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查。所有點均應(yīng)為兩次測得的結(jié)果的平均值。測量誤差是不可避免的，產(chǎn)生誤差的因素有許多，主要有儀器設(shè)備的自身誤差、人為造成的誤差以及外界不確定因素造成的誤差等。（3）當(dāng)采用支導(dǎo)線和引點法時，其觀測要求和限差應(yīng)滿足GB/T7931-2008規(guī)范相應(yīng)規(guī)定。（4）像控點測量完成后，應(yīng)統(tǒng)計像控點和檢核點的較差及精度。（5）編制像控點成果表時，應(yīng)填寫刺點片號。

2? 數(shù)據(jù)采集與編輯成圖

2.1? 基本要求

（1）采用內(nèi)先外后的原則。數(shù)據(jù)的采集工作以內(nèi)部設(shè)置方位，外部決定性質(zhì)的原則進(jìn)行。（2）利用空間加密成果，創(chuàng)建三維模型。（3）根據(jù)立體進(jìn)行在立體模型下定位采集。（4）通過將DOM數(shù)據(jù)添加到從處理端收集的數(shù)據(jù)中來創(chuàng)建現(xiàn)場底圖。（5）處理的底圖進(jìn)行實地核查工作，并進(jìn)行地理要素的調(diào)整，將調(diào)查結(jié)果返回內(nèi)部。（6）對于實地發(fā)生變化的要素，采用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)（基于SDCORS系統(tǒng)的一種新興技術(shù)）進(jìn)行實地采集，交回內(nèi)業(yè)編輯成圖。（7）內(nèi)業(yè)在立體模型下根據(jù)外業(yè)的調(diào)繪成果進(jìn)行二次立體采集，并最終編輯成圖。

2.2? 立體采集

2.2.1? 數(shù)據(jù)采集

（1）數(shù)據(jù)的采集工作以內(nèi)部設(shè)置方位，外部決定性質(zhì)的原則進(jìn)行。（2）作業(yè)前仔細(xì)分析資料，發(fā)現(xiàn)上工序出現(xiàn)的問題要及時上報處理。（3）在陰影隱藏的地方可以不采集，只收集在實體模型下可以看到的元素，但是必須標(biāo)記它們，并在調(diào)繪時進(jìn)行補(bǔ)充。（4）特征測量點，方向線，與比例不成比例。（5）收集點元素時，必須精確確定點位置幾何的中心。（6）居民區(qū)的各種結(jié)構(gòu)和主要輔助設(shè)施必須準(zhǔn)確地反映出輪廓以及實際上的建筑和結(jié)構(gòu)特征。（7）各類檢修井及污水篦子，內(nèi)判采集主要管線、主要街道上的，其他地方出現(xiàn)的檢修井以及污水篦子均不予采集和表示，那些不明用途檢修井表明性質(zhì)時用用途不明的檢修井在圖例上進(jìn)行表示。（8）許多房屋都需要校正檐口，并且可以沿著檐口的邊緣進(jìn)行測量。（9）DLG數(shù)據(jù)必須在三維模型中進(jìn)行相接。（10）應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對數(shù)字量度的質(zhì)量檢驗，每次檢驗完成后，生產(chǎn)檢驗人員應(yīng)在三維環(huán)境中檢驗質(zhì)量，以確保質(zhì)量。

2.2.2? 輸出調(diào)繪工作底圖

將DLG數(shù)據(jù)和DOM數(shù)據(jù)采集在一起，并且與相同名稱的圖像集匹配的DLG矢量元素的偏差應(yīng)在平面位置的允許誤差范圍內(nèi)。經(jīng)略微編輯整合后，外業(yè)調(diào)繪的工作底圖為正射影像所繪制的地形圖。

2.3? 外業(yè)調(diào)繪

調(diào)繪應(yīng)準(zhǔn)確、描述應(yīng)精確、標(biāo)記應(yīng)合理、圖式要恰當(dāng)。協(xié)調(diào)人員應(yīng)堅持“走到，看到，問到”的原則，并繼續(xù)進(jìn)行實地調(diào)查、修測、補(bǔ)測、屋檐修正等工作。在實地繪制之前要分析內(nèi)業(yè)繪制的數(shù)據(jù)，以確保地形圖元素（包括形狀元素和屬性信息）表示形式的完整性和準(zhǔn)確性。

（1）對判定中地形要素進(jìn)行篩選，錯誤，定性，內(nèi)業(yè)漏水、難以表達(dá)的幾何信息（如陰影區(qū)域）和模糊的屬性信息（如地理名稱等）。（2）對各類檢修井進(jìn)行定性。（3）就地物的性質(zhì)而言，在確認(rèn)實地核查后，符號化表示或標(biāo)注不需對內(nèi)業(yè)測量的不明線標(biāo)記。（4）調(diào)繪時間、作業(yè)員姓名、檢查員姓名應(yīng)記錄清晰。

2.4? 外業(yè)補(bǔ)測

（1）外業(yè)補(bǔ)測內(nèi)容包括遮擋地物和新增地物補(bǔ)測。（2）補(bǔ)測采用GNSS網(wǎng)絡(luò)RTK或單基站RTK方式，當(dāng)GPS信號較弱時可施測部分圖根點采用全站儀進(jìn)行補(bǔ)測。（3）對于零星新增地物或單個建（構(gòu)）筑物可根據(jù)相關(guān)地物丈量定位。

3? 影響無人機(jī)航空攝影測量的因素

產(chǎn)生一定的偏差是在所難免的，其中產(chǎn)生誤差的因素有許多，主要有儀器設(shè)備的自身誤差、人為造成的誤差以及外界不確定因素造成的誤差等。

（1）儀器誤差。由于無人機(jī)的荷載能力及體型較小故無法搭載十分專業(yè)的航攝儀器進(jìn)行航空測設(shè)任務(wù)，所得的像片會產(chǎn)生一定的畸變。（2）人為誤差。因個人水平及能力的不同所帶來的人工誤差，這種人為誤差在人工作業(yè)過程中都會產(chǎn)生。（3）外界因素。惡劣天氣等各種外界條件的干擾造成攝影成像質(zhì)量差等結(jié)果而導(dǎo)致的誤差。

4? 無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)的運用措施

4.1? DOM工藝

DOM工藝的主要功能便是針對無人機(jī)航空攝影測量所獲得的數(shù)字化信息以及各環(huán)節(jié)模型中的影像信息進(jìn)行再次篩選和處理，同時改善由于各種原因所導(dǎo)致的影像失真現(xiàn)象，保證影像信息更加清楚可靠。DOM工藝的運作原理便是利用無人機(jī)的低空攝影對信息進(jìn)行高效收集，同時在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)的定向操作，定向操作基本上可以分為以下幾種：絕對定向、相對定向、內(nèi)定向。之后開展相關(guān)數(shù)據(jù)的正射矯正和影像處理工作，經(jīng)過檢查便可以產(chǎn)生DOM成果。

4.2? 相片控制

運用無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)，能夠深入了解測量目標(biāo)區(qū)域的地勢地形信息，而在控制相片上，還可以把無人機(jī)的航拍和GPS系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，航空實際數(shù)據(jù)也能夠和地面實際狀態(tài)保持一致。并且利用無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)所收集的數(shù)據(jù)還可以和地面測量信息進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化，便于更加高效地了解測量目標(biāo)區(qū)域的地形地勢信息，以及進(jìn)行接收數(shù)據(jù)的記錄，針對信息的完整性也能起到保障作用。

4.3? 立體采編測量

地形圖測繪人員在運用無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)完成測量工作后，還需要針對其地形內(nèi)部信息的測量和收集，如此才能切實地保證運用無人機(jī)來開展地形圖測繪工作的可靠性。不過在實際開展測量工作時，還需要針對后期的節(jié)點信息進(jìn)行著重分析，在無人機(jī)數(shù)據(jù)采集工作完畢后，測繪人員必須根據(jù)處理過的數(shù)字影像成果完成各種地形地貌單元的符號化工作，通過這種方式來提高推動地形圖測繪工作的準(zhǔn)確度，為地形圖測繪工作的進(jìn)行提供支持。

5? 總結(jié)

無人機(jī)航測具有其他航拍測量所不具備的優(yōu)點，例如高機(jī)動性，高靈活性，高效率，低成本和高速度等優(yōu)點。在大比例尺地形數(shù)字線劃圖、數(shù)字高程模型等等數(shù)字產(chǎn)品的制作方面都有廣泛的應(yīng)用。但無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在具有巨大優(yōu)勢的同時也存在著一系列的不足。像是在無人機(jī)的穩(wěn)定飛行，以及專屬于無人機(jī)的測繪儀器方面還有待提高。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊蘅，洪英.航空攝影測量技術(shù)在公路勘測中的應(yīng)用[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2005（8）：256～257.