無人機航空攝影測量在河道地形圖測繪中的應(yīng)用

張富蘭

（上海泓源建筑工程科技股份有限公司，上海 201707）

利用無人機來進行航空攝影測量時，無人機在遙控操作下飛至指定區(qū)域，并通過無人機上所搭載的攝像設(shè)備來對地面的被測目標進行拍攝以及測量，為地形圖的測繪工作提供重要的數(shù)據(jù)信息。隨著近年來我國無人機技術(shù)的快速發(fā)展，技術(shù)的成熟度越來越高，同時該技術(shù)還具有靈活執(zhí)行多種測繪任務(wù)，并快速完成外業(yè)測繪工作的特點，同時技術(shù)應(yīng)用的成本也在不斷地降低，因此在工程測量方面得到了廣泛應(yīng)用，有效地提高地形圖測繪的數(shù)字化和信息化水平。在對河道進行地形圖測繪工作時，利用無人機技術(shù)來進行航空攝影測量可以極大地降低縮短測繪所需的時間，減少外業(yè)測繪任務(wù)量，提高測繪結(jié)果的準確性。所以測繪人員要準確掌握相關(guān)的技術(shù)要點和操作規(guī)程，擴大無人機技術(shù)的應(yīng)用范圍，全面提高測繪技術(shù)水平。

1 在河道地形圖測繪中應(yīng)用無人機航空攝影測量技術(shù)分析

1.1 合理布設(shè)像控點

合理布設(shè)像控點是無人機航攝測量中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，像控點的布設(shè)將對河道地形圖測繪的精度產(chǎn)生重要的影像。通常應(yīng)在無人機航向或者旁向5、6片相互重疊的片區(qū)內(nèi)平高點設(shè)置像控點，這樣可以提高像控點的利用率。同時應(yīng)盡量選擇鄰近旁向重疊中線的位置來設(shè)置像控點。如果旁向重疊面積過大或者過小，造成相鄰航線無法公用像控點時，則應(yīng)采用分別布設(shè)像控點的方式。如果像控點的標準點或者主點周圍有云影或者水域存在時，應(yīng)將視為落水而進行處理[1]。落水的位置以及范圍如果對模型連接沒有明顯的影響時，可以仍然采用正常航線的像控點布點方式。

1.2 無人機航攝中的空三加密技術(shù)

無人機航空攝影測量在河道地形圖測繪中的應(yīng)用中，空三加密是一個重要環(huán)節(jié)，同時有很多因素都會影響空三加密的精度。

1.2.1 對影像進行預(yù)處理的技術(shù)要點

由于無人機一般體量較小，在抗風(fēng)能力上有一定的局限性，只能搭載非量測相機進行拍攝，因此產(chǎn)生隨機畸變以及系統(tǒng)畸變誤差的概率比較大。所以應(yīng)首先對鏡頭的畸變誤差進行處理，再進行空三加密。同時航攝光學(xué)設(shè)備也存在一定的缺陷，日照或大氣等因素都可能對影像的成像效果產(chǎn)生影響，造成同一航帶或者航線間相片出現(xiàn)明暗及色彩不一致的問題。在進行空三加密處理前，要對全部航片統(tǒng)一進行調(diào)色調(diào)光，從而使測區(qū)內(nèi)全部影像能夠保持比較適中明暗關(guān)系以及色調(diào)均勻一致的色彩，從而提高同名點定向匹配的準確程度[2]。

1.2.2 通過人工方式干預(yù)模型連接點的技術(shù)要點

由于在對河道進行地形圖測繪時往往存在大面積的水域，因此在連接點生成后應(yīng)對空三加密精度進行檢查，并將模型連接點中存在較大殘差的點提出，然后在對連接點的強度以及分布情況進行檢查。在有樹木、水草、灘地或者船等地物存在時，由于特征不突出，因此連接點比較容易出現(xiàn)誤差的點位，在將其刪除后可以通過手動方式來進行連接點的添加操作。如果有連接點空洞存在時，也應(yīng)通過手動方式進行立體測量，從而完成連接點的增加，將空洞補充完整，使測區(qū)模型以及系統(tǒng)更加穩(wěn)定。所有影像的標準點應(yīng)保證有超過6個模型連接點存在。如果被測區(qū)域被植被或水面覆蓋，難以對其進行準確的判讀時，其連接要求應(yīng)適當放寬[3]。

1.2.3 刪除不可信點的技術(shù)要點

在匹配模型時，如果一些點的重疊度比較小，應(yīng)屬于不可信點。特別是當某點只存在兩度重疊時，由于其只能與2張像片相連接，因此可信度比較低，在進行空三加密時應(yīng)刪除這些不可信點。要注意的是，如果兩度重疊點位于航線頭時，則應(yīng)保留。

1.2.4 量測控制點的技術(shù)要點

量測控制點時既可以采取先以人工方式對全部地面控制點進行測量，再自動提取連接點的立體量測方式，也可以采取連接點被自動提取、后處理完成后再通過人工方式來對控制點進行立體量測的方式。而第一種方式是實踐應(yīng)用中比較常用的量測方法。

1.2.5 檢查空三精度的技術(shù)要點

自動完成連接點的匹配后，還要根據(jù)空三平差結(jié)果來對控制點平差及連接點的精度進行檢查。由于平差參數(shù)的設(shè)置會直接影響空三平差的精度，因此應(yīng)選擇在立體環(huán)節(jié)中對空三平差結(jié)果進行檢查。在對空三精度進行立體檢查時，應(yīng)依次檢查模型連接點位置的精度、模型是否有視差存在、控制點位置的準確性及空三接邊的準確性等參數(shù)。在檢查過程中應(yīng)對所有的指標參數(shù)逐一進行檢查，確保其精度能夠符合空三加密的要求。

1.3 利用無人機航攝技術(shù)對河道進行數(shù)字測圖

目前空三加密成果主要是利用Impho軟件自動生成，然后再通過Mapmatrix航天遠景軟件來進行DL+G立體采集。在內(nèi)業(yè)測繪中，如果地貌要素以及地物可以進行準確判讀的應(yīng)全部進行采集，同時還應(yīng)盡可能準確采集并標記難以判讀的準確的要素，并通過調(diào)繪來加以確認。此外，應(yīng)嚴格遵守調(diào)繪計劃來進行外業(yè)調(diào)繪和補測作業(yè)。在外業(yè)調(diào)繪時應(yīng)準確判斷，并合理運用各種符號，提高描繪以及注記的準確性。最后要將調(diào)繪成果以及立體測圖結(jié)果等要素數(shù)據(jù)準確錄入到系統(tǒng)中，從而保證河道地形圖測繪的精確性。

2 無人機航空攝影測量在河道地形圖測繪中的實際應(yīng)用分析

某工程需要對1 km范圍內(nèi)的河道進行地形圖測繪，在測繪中采用了無人機，并在無人機上搭載了差分定位設(shè)備與其慣性導(dǎo)航設(shè)備相配合，以提高航攝測量的精度。同時在無人機上還搭載了像素為7 360×4 912的航攝微單相機。在航攝測量過程中采取的是區(qū)域網(wǎng)方式來進行像控點的布設(shè)，同時在空三加密處理中使用的是Inpho軟件。

首先對模型連接的準確性進行檢查，并根據(jù)空三加密報告分別對空三平差模型的連接點位置、模型的準確性、控制點位置的精確性以及平差精度等逐一進行了詳細的檢查，確保其均符合精度要求，能夠為立體測圖提供準確的參考數(shù)據(jù)。同時通過數(shù)字測圖的相關(guān)技術(shù)對河道地形圖進行調(diào)繪、補測以及編輯，并由質(zhì)檢部門通過外業(yè)自檢方式來對該河道的地形圖進行了檢查，檢查合格后就可以提交該河道地形圖以及相關(guān)的檢查資料了。

3 結(jié)語

利用無人機技術(shù)可以對河道進行航空攝影測量，并很好地完成地形圖的測繪工作。無人機航攝測量技術(shù)能夠有效提高河道地形測繪的精確性，減少測繪工作所消耗的時間以及外業(yè)測繪的工作量，從而使河道地形圖具有更高的時效性，同時也可以提高河道地形圖的數(shù)字化和信息化程度，從而為相關(guān)工程的建設(shè)提供更加科學(xué)客觀的數(shù)據(jù)信息。因此測繪部門應(yīng)擴大無人機技術(shù)在測繪工作中的應(yīng)用范圍，全面提高我國測繪工作的水平，促進測繪行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。