摘要：经济在快速发展，社会在不断进步，无人机航空摄影测量技术得到了广泛的应用。在地形测量中借助无人机航空摄影测量技术能够有效提高测量的速度，降低测量成本，从而减少外业工作量，全面提高成图精度。基于此，本文选取山地项目“瓦石峡1：2000地形图”下游区域2.2平方千米作为实验区域，探讨无人机航空摄影测量技术的精度、难点及优势，为该技术的广泛应用提供有效参考。
关键词：无人机；航空摄影；山地测量
引言
地形图测绘是测绘工程发展中的重要环节，传统的测量技术在山地测量中费时费力，而利用有人机进行航空摄影测量相对成本要高，无人机航拍测绘技术应运而生，它不仅可以满足大比例尺的精度要求，提供更准确的测量数据，而且还有独特的优势，无人机体积较小，携带方便，使用简单，成本低，又能准确测量数据，所以它成为了测绘行业一个最优选择。
1“瓦石峡1：2000地形图测绘”项目概况
该项目位于瓦石峡河出山口附近，本论文选取瓦石峡河下游区域2.2平方千米作为实验区域，实验区平均海拔：1800米，最高点1970米，最低点1640米，高差较大，且交通极为不便，植被覆盖度底，为保证成图精度，节省成本，选取大鹏CW-15无人机系统完成此次无人机航测技术成图项目。
2无人机航空摄影测量技术在山地中的应用
根据“瓦石峡1：2000地形图测绘”项目要求，利用无人机获取高分辨率、高重叠度的影像数据、POS成果，并由外业布标采集像控点成果，利用这些成果进行无人机数据处理，从而获取地形图最终成图，具体作业流程如下图1：
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图1 无人机航测作业流程
2.1外业航飞及测量
根据项目范围及地形情况，进行无人机航摄路线设计及像控点布标采集。由于地形较为复杂，且高差较大，无人机航空摄影测量中影像分辨率是决定成图精度的关键环节，航飞设计时需要充分考虑到地形特点、影像的重叠度及分辨率。实验区区航射参数如下表1：
表1 航空摄影技术参数
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实验区按照《低空数字航空摄影规范》要求进行航线设计。根据航摄分区的划分原则和摄区地理情况，该摄区划分为1个分区，航线的布设方式为基本航线，共9条航线，航路总长度55km。航摄空中曝光点的设计采用大鹏无人机地面站软件CWCommander，软件根据目标任务分配为航路点添加盘旋、拍照、协调转弯等属性，利用GPS实现定距曝光。航线示意图如下图2所示：
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图2 航线示意图
无人机获取的影像具有像幅小、基线短、重叠大、飞行姿态不稳定等特点，像控点的精度和数量直接影响到航测数据后处理的精度，所以像控点的布设和选择应当尽量规范、严格、精确。布设像控点之前要做好准备工作，首先要检查航测区域的地质地貌条件，准备好油性喷漆、标靶板(木板或者做的硬纸板)，其次像控点应选在印象明晰的地物点上。本测区像控点共布设10个，分别均匀，目标清晰。
2.2空中三角测量分析
本项目的空三加密采用瑞士Pix4D 公司的无人机数据处理软件Pix4dMapper，根据pos 文件建立好的航带，并设定像点残差的限值以及控制点的权值，通过光束法进行空中三角测量，完成区域网平差后由软件生成空三报告。通过Pix4dMapper可获取畸变影像、空三成果、基于影像匹配的点云数据以及正射影像成果。
2.3无人机数字化测量和绘图技术
通过引入无人机测绘体系，使整个测绘工作趋于数字化与信息化。在获取各类地形信息以后，先在相关软件中进行地形数据的分析，结合当前我国地形测绘的实际情况，可使用EPS、CAD、Pix4D 等软件来完成数字化建模工作，并对各个地形信息进行相应的转化，为后续进行图像数据分析提供参考基础。通常，这个过程由系统自动转化数据和部分人工操作完成。当数据信息被导入系统后，系统可以通过自动配置来获取DSM数据，并通过点云数据滤波来优化DEM地形图像。然后整个系统就会依托于之前的工作来优化航拍测量模块，并及时纠正错误信息，获取正射影像。利用软件系统获取的点云数据及正射影像数据进行人工数据采集及处理，完成地形图制作。
2.4外业调绘
与传统的测量技术相比，无人机航拍测量技术的工作效率更高，但在实际的操作过程当中发现由于受到地形气候等众多客观因素的影响，难以进行全面的采集地形信息。而为了全面提升地形测量的精度和准确度，在实际的测量过程当中，还可以通过外业补测和外业调绘等相关工作以加强无人机测绘结果的校验。因而在实际操作过程中，需要相应的工作人员能够明确测量的难点和困境，在实际的测量过程当中能够准确找到高隐蔽性区域，进行人工外业补测，从而保证测区内测量的精度，全面提升无人机航拍测量的整体成效。作业人员可以根据回放来调取信息图，明确存在问题的区域，采取积极的措施进行补测和修测。而在修正的过程中还需要以内业测图为基础，及时的校验，不断更新数据信息和地理信息。
3无人机航空摄影测量技术精度分析
通过瓦石峡1:2000地形图实验，可对无人机航空摄影测量技术进行精度分析，通过外业实地在整个实验区内均匀采集300个高程点与内业数据处理成果进行对比，高程中误差可达到：0.32m，无人机航空摄影测量技术完全满足山地大比例尺成图精度要求，具体高程精度分析如下表2:
表2 高程精度分析 单位：m
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4无人机航空摄影测量技术难点
无人机点云数据处理是获取地形要素的关键，无人机点云数据处理的好坏直接影响成图的精度。利用无人机影像数据处理获取的点云数据为DSM，在空间的分布形态表现为一系列离散分布的三维数据点云。由于无人机点云数据的获取是基于影像匹配的，而影像匹配过程中的特征提取多是基于影像上的纹理，点云的密度不能随地形、地物的变化而变化，造成无人机点云匹配密度不均匀，在影像匹配结果较差的或存在阴影、遮蔽的地区，影像匹配的点云数据较为稀疏，甚至出现空洞，存在点云数据不正确的情况。所以点云数据处理成为无人机航空摄影测量技术中的难点，尤其是山地，地形起伏较大，沟壑纵横，加之河道处多为陡坎、斜坡等地貌，点云匹配错误情况较多，在冲沟处无法匹配到沟底高程等情况。
在进行地面点分类之前，应首先将明显低于地面的点或点群和明显高于地表目标的点或点群，以及移动物体上的这几类噪声点先滤除，将影像匹配错误的点云数据剔除，尤其是大面积植被覆盖区域、阴影区域、水面、无明显纹理区域（例如：沙漠、白板地、冰雪覆盖区域等），点云数据无法匹配到地面点，或匹配的点云错误，这类点云需剔除。点云数据存在空洞或大面积点云匹配错误的情况，为保证成果精度，由外业实地采集数据，添加到点云数据中。确保地形数据的正确性及精度要求。
沟壑处无法匹配到沟底的情况，可使用空三成果进行立体建模，采集沟底，坎边、河边线等特征线，利用特征点、特征性将地形地貌表示完整，正确，确保地形的正确，保证数据成果的精度。
5无人机航空摄影测量技术的优势分析
相较于传统测绘技术，无人机航空摄影测量技术具有较好的应用优势。（1）?无人机测绘技术的应用能够实时获取地理信息。这主要是无人机测绘能够实现地理信息的实时传输，显著提高了地理信息的时效性。在具体测绘过程中，各类地理信息能够通过数字图像来实现三维转化，展示为可视度较高的三维图像，能够提供更有效的地理信息。（2）无人机测绘技术也使得地形测绘活动变得更加灵活。无人机测绘技术在具体应用过程中，会使用到各个高精度数字化成像仪，同时也可以在垂直和倾斜等飞行状态下较好地完成摄像工作。测绘人员在使用无人机的时候，会根据区域地形特点提前设置好飞行路线，同时还会采用自控飞行的方式来完成测绘过程。在进行具体测绘活动的时候，测绘人员会设置多个航测点，显著提高了测绘活动的效率。（3）无人机测绘技术的使用还具有较为显著的社会经济效益。这主要是因为无人机的测绘技术的成本不太高，同时这项技术也充分融入了网络技术、通信技术等各项内容。这也使得无人机航拍技术在具体使用的时候不仅仅能够高效获取各类地理数据内容，同时也具有较好的社会经济效益。除此之外，无人机低空飞行摄影时，能够获取更大范围的摄影影像数据，同时也缩短了测绘时间周期，具有较好的社会效益。
结语
综合来看，无人机航空摄影技术的应用给我国地形测绘工作方式带来了一定的创新转变，提供了很多精准全面的地形信息，为我国后续进行城市规划以及基础设施建设带来了较好的参考。地形测绘人员应该积极了解无人机航空摄影测量技术的具体内涵，并依托于此来提高测绘活动的自动化、智能化，使得测绘活动可以转向实时化、全天候的方向发展。这也需要测绘人员在平时积极提升自身专业素养，促进无人机测绘技术发挥相应的价值，共同促进我国地形测绘领域逐步实现现代化发展，并带来可观的发展收益。
参考文献
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