無人機航空攝影測量在地形測繪中的應用

饒勇健

（龍巖市城投測繪有限公司，福建 龍巖 364000）

1 實例分析

某地形測繪工程總面積3km2，數(shù)字線劃地圖（DLG）比例1∶2000，海拔高度500m，開展地形測繪工作的主要難題是地勢較復雜，整體均屬于丘陵山地，如果選擇常規(guī)化的外業(yè)測繪方法有較大難度，無法保證工作效率與質量，所測繪與傳送的信息誤差較大，整體工期較長，隨著各項工作開展，投資成本加大，綜合效益與預期目標存在較大差距。對此，測繪部門對其實際情況進行全面性探究，提出了具體的設計方案與無人機航空攝影測量作業(yè)流程（如圖1 所示），并以無人機航空攝影測量技術為主[1]。

圖1 該項工程無人機航空攝影測量作業(yè)流程圖

2 無人機航空攝影測量在地形測繪中的實際應用

2.1 方案設計

該項目選擇成都縱橫CW-10 無人機、索尼7RII 相機，分析光線、風速等對無人機勻速的影響，測繪時間設定在下午，控制全體風速最小的時間段，組建專業(yè)化的測繪隊伍，結合理論知識與實踐作業(yè)經驗，在方案設計時重點考慮四點內容：

（1）各類測繪文件搜集、查閱、分析等，對該項目開展地區(qū)近幾年的天氣情況、地質條件、地貌特征等全面掌握，并劃分出無人機飛行區(qū)域、繪制航線圖[2]。

（2）控制無人機航攝方向、飛行高度等，強調測繪信息的精準度，信息誤差控制在標準范疇內，一邊測繪一邊傳送，接收人員把具體信息在飛行圖紙上細致標注，為后續(xù)分析與項目建設均提供參考依據。

（3）依據地下圖信息內容、控制點及測量區(qū)大小，設計與調整航測控制點位置，擴大無人機的測繪范圍，以全覆蓋航攝方式獲取更多的信息數(shù)據，并在第一時間完成傳送工作，接收人員根據測繪工作進度整理所有測繪數(shù)據，為后期方案編制、影像生成等做好基礎工作[3]。

（4）因影像結合點不同，在相控點布設時要有一定的差異性，建議設置必要的檢查觸點，關系著無人機航攝完成效果。

2.2 精度控制

精度控制主要內容是基本定向（點殘差）、檢查點（誤差）、公共點（較差）最大值，經各環(huán)節(jié)中對具體數(shù)據的傳送、接收、匯集等，生成具體表格（如表1 所示）。

表1 精度數(shù)據分析表

結合表1 所記錄的信息數(shù)據分析，為保證測量結果的精度，該案例對成果圖精度檢查，選擇的是HBCORS 網絡RTK 野外實測方法，控制外業(yè)調繪實地檢測面積為總體面積的30%，只選擇其中56個明顯的物點的實地坐標與圖上坐標對比分析，得到山頂、房角、田坎交叉點、道路交叉點的平面精度與高程精度（如表2 所示）。并完成了誤差消除工作，掌握傳感器對數(shù)碼影像產生的影響，工作人員分別對傳感器的物理鏡頭、感光單元等逐一排查，建立畸變數(shù)字模型完成校正工作，根據成圖比例尺控制地面分辨率，再受鑒定焦距影響，獲取2 個參數(shù)，經相機攝影設置方式調整，無人機測繪高程采集精度與標準要求相符。

表2 測量結果精度統(tǒng)計表

此項工程開展測量結果精度統(tǒng)計工作，是根據我國現(xiàn)行的相關政策全程化的監(jiān)管，檢查工程質量是在作業(yè)工程量核算工作完成后開展的，并把工程中的不足問題做好標記，在系統(tǒng)平臺中呈現(xiàn)DLG成果、影響成果、DOM 成果、竣工圖成果等，只需各部門相互探究與協(xié)助，對地形測繪區(qū)域驗收、復核，就可精準地控制測繪數(shù)據精準度，并達到“無紙化作業(yè)”目標。

2.3 加密點與像控點布設

因該項目在無人機測繪工作開展前就對現(xiàn)場作業(yè)實際情況全面分析，并提出了無人機航空飛行的高度建議為700m，設計2 架次飛機與27 條航線，總航程是320km，測繪時長3h，累計拍攝到2200張有效圖片，對此次地形測繪工作帶來巨大影響。其中，取得良好成效的主要原因與加密點及像控點布設存在密切關系，在設計中突出了不同要求：

像控點布設：（1）區(qū)域網布設。基準條件是基線與平高點。考慮此項工程的地理位置較偏遠，設計4 條基線、2 條旁向跨度基線。再分析測繪現(xiàn)場地形復雜性，在拐角區(qū)域布設平高；（2）監(jiān)測點為E 級GPS 控制點，起算點為D 級GPS 控制點，配置相應的基礎設施與專業(yè)化技術人員，作業(yè)規(guī)范性、標準性有基礎保障[4]。

加密點布設：（1）選擇測量區(qū)的突出位置布設加密點，如：山頂、房角、田坎交叉點、道路交叉點；（2）做好各加密點間距標記工作，在地形圖中按照1∶10000 的比例繪制，建議各加密點間距大于1mm；（3）測繪河道區(qū)域、山谷區(qū)域時，要注意航測節(jié)點標高差，通過提高標高差使平地變?yōu)樯降?，每像對要增?～2 個加密點，既保證地形測繪工作有序實施，又不會對其測繪定向產生不利影響。當加密點全部布設后，才可開展空三測量工作，并調整航測像素精度，可依據實際情況選擇1/3 像素或2/3 像素，能保證測繪數(shù)據精準度[5]。

3 無人機航空攝影測量技術對地形測繪工作的影響

3.1 測繪信息精確度提高

借助無人機設備開展地形測繪工作，一邊完成拍攝工作，一邊對所獲取到的信息內容及時傳送，從起初的數(shù)字圖像形式轉換到三維正射影像圖，便于各部門對地形情況的深度分析與掌握。再加上我國此領域的技術水平不斷提升，又使測繪三維正射影像圖革新為可視化影像，在航空測繪、遙感、無人機等相互配合與協(xié)作下，顯著提高測繪信息精準度。

3.2 經濟效益較突出

一方面，是與傳統(tǒng)化人工測繪方式相比較，在人力、物力、財力等方面均有目的性地分配，借助先進技術手段與配套設施，減少地形測繪中的人員數(shù)量，在此方面能節(jié)省大量的人員成本；另一方面，以先進技術為應用核心，與無人機測繪相配合，縮短地形測繪時長及周期，所獲取到的信息內容完整、可靠，均可說明無人機航空攝影測繪技術的經濟效益較突出。

3.3 數(shù)字響應能力較強

在地形測繪中使用無人機，重點考慮自然因素對其的影響，一般情況下，會采用低空飛行模式，始終都控制著測繪數(shù)據的響應力。再加上新型技術能邊測繪邊傳輸信息資源，關系著地形測繪工作的時效性，可開展大面積測繪工作，整體工作效率與質量均有良好的基礎保障。

3.4 誤差控制

影響無人機航空攝影測量數(shù)據準確的因素較多，如：氣候因素、人為因素、外界因素、儀器因素等，考慮地形測繪工作成效，還需在使用前就對其常規(guī)問題深度探究，提出相應的防控措施與解決方案，使其誤差始終控制在標準范疇內。

例如：關于人為因素影響所產生的問題處理，就需加大人才培養(yǎng)力度，要求人員技術水平、實踐能力、鑒別能力等較強，端正自身的工作態(tài)度，在數(shù)據采集、無人機操控、數(shù)據傳輸?shù)雀黜椆ぷ鳝h(huán)節(jié)中均保證作業(yè)操作的規(guī)范性；如果是氣候因素影響，建議以地質勘察工作為前提，組建專業(yè)化工作小組，應用勘察設備與計算機，也能獲取到相應的信息數(shù)據，為無人機航空攝影測量技術應用方案編制提供參考依據，避免測繪階段引發(fā)不必要的問題；再考慮儀器誤差因素的影響，工作核心要放在儀器檢測、試運行、維護等方面，使用前能精準校正，較為典型的就是傳感器量化系統(tǒng)誤差，通過防控措施實施，可避免誤差問題持續(xù)發(fā)生。

4 結束語

上述內容是根據具體的實例展開探究，掌握無人機航空攝影測量技術優(yōu)勢及對地形測繪工作的影響，在整個實施階段強調測繪高程精度控制，并對技術人員專業(yè)能力、實踐水平等提出更高要求，才可保證地形測繪工作順利開展，并創(chuàng)造良好的經濟效益。從行業(yè)長遠發(fā)展角度探析，必須在技術手段方面不斷創(chuàng)新，以科技的力量改變行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，推動行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。