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无人机航空摄影测量在带状地形图测量中的应用方衔成

发表时间：2021/6/9 来源：《基层建设》2021年第6期作者：方衔成

[导读] 摘要：通常使用传统的航空测量技术进行公路带状地形测量作业，不仅受到天气条件和机场条件的影响，而且测量成本大、航拍周期长、等高线存在误差。

        北京帝测科技股份有限公司安徽分公司安徽合肥 230000
        摘要：通常使用传统的航空测量技术进行公路带状地形测量作业，不仅受到天气条件和机场条件的影响，而且测量成本大、航拍周期长、等高线存在误差。现阶段，无人机航测系统在公路地形测量测绘中的应用不断增大，无人机航测系统具有机动灵活、精准高效等特点，能对一些危险区域或工作人员无法到达的地域进行测绘。无人机航测系统在公路带状地形测量工作中可快速低成本地拍摄出分辨率与清晰度高的地形影像，为公路设计提供有价值的参考数据。
        关键词：无人机航摄；带状地形测绘；摄影测量
        引言
        伴随现代测绘数据处理能力的提升，无人机低空航摄技术，具备灵活机动的技术优势和快速响应的能力，被广泛地应用于基础测绘、土地资源勘测等多个领域，其作为现有航空摄影测量的有益补充，极大提升了航空测绘作业效率。无人机航测系统在公路地形测量测绘中的应用不断增大，无人机航测系统具有机动灵活、精准高效等特点，能对一些危险区域或工作人员无法到达的地域进行测绘。无人机航测系统在公路带状地形测量工作中可快速低成本地拍摄出分辨率与清晰度高的地形影像，为公路设计提供有价值的参考数据。
        1无人机航空摄影测量技术的特点分析
        无人机数据采集具备以下优势：(1)有效性。与其他测量方法相比，无人机在数据存储方面可达到与传统卫星测量基本相同的状态。无人机的数据可快速捕获并返回给分析数据的技术人员。同时，无人机提供的数据比其他测量方式更准确。无人机摄像机拍摄的成本低于传统人工数据采集，以实现更高的性价比。(2)无人机本身相对较小。大多数情况下，无人机的测量隶属低空域环境测量，航摄高度相对较低，因而低空作业的气候条件对无人机姿态影响相对较小。同时各地区的气候差异较大，部分地区受限于海拔、温度与地质地貌条件，人工测量存在难度与风险性，但无人机航测可规避此类风险，提升作业的安全性与制图效率。(3)数据由无人机更快地采集，研究人员可在短时间内对模型进行三维建模，并对该区域的地形进行详细勘察与内业处理，增强地形表达的直观性。
        2无人机航测系统的组成结构
        无人机航测系统作为继大飞机航测与卫星遥感后的重大技术提升，基于无人机飞行平台，采用分辨率高、清晰度高的数码相机采集地形测量数据并生成影像。无人机航测系统也称自动化测绘系统，具有成图快、成本低、误差小等测量优势，在环境、土地、资源等信息采集工作中得到广泛应用。
        航测系统的主要结构是飞行平台、飞控系统、地面监控系统、地面保障设备、数据处理系统、任务设备等，飞行平台是由无线遥控操作的无人驾驶飞行器，无人机航测工作常用的飞行器为固定翼无人机、旋翼无人机与无人飞艇；飞控系统飞控计算机、GPS、气压高度表、飞行控制器等元件组成，主要控制飞行器的飞行状态和运行参数，完成无人机航测系统的定位、导航、自主飞行工作。地面保障和地面监控系统分别为无人机支持系统与监控计算机、地面电源、电台天线等系统。数据处理系统可对飞行器采集的影像进行内业处理，校正畸变影像、获取数字地面模型（DTM）、数字划线图（DLG）、数字正射影像图（DOM）等测量成果。
        3无人机航空摄影测量在带状地形图中的应用
        3.1无人机航空摄影测量分析
        准备测量作业前，需明确描述相机工作流程，以准备在空中进行3D测量。对于三维空中测量，应使用相应的系统软件进行三维空间计算。应用软件时，应采取几个步骤确保三维空间测量精确开展:①相机数据格式检测与预处理，包括焦距设置、主坐标设置、图像大小设置等，检查是否存在曝光过度、航摄漏洞等情况；②系统参数改正，进行航空摄影时，无人机受到风力和风速的影响，导致飞行角度被忽略，从而对测量结果产生一定影响。受影响的条件下应使用姿态修正模型，以确保图形为基本正射条件的效果。
        3.2内业测图
        空三角加密计算时，数码相机坐标残差值应符合各项标准规范，重视相点内侧坐标，定向分析计算相机坐标残差值，避免忽略掉系统偏差以及主电位置偏差，经自检校平差消除掉折光。均匀处理连接好各连接点，完成相对定向校平工作。自动点的数量不超过30个。计算绝对定向时可分成三个不同的区域进行测绘计算，处理好接边工作。内业测图工作使用全野外刺点侧图点，借助内测数据建立模型，当相邻曲线间距在5mm范围内时，可使用首曲线插绘方式；对于地貌地形条件的精度如下表所示：
        表1不同地形条件下平面与高程精度（m）

        在高程变动较大位置，特设计数点，在树木隐蔽位置读两次以上高程点，读数误差小于0.4m，数的标记为0.1m，当植被被覆盖时，根据植被高度进行处理。测绘范围内需对各级道路、地物、管线、河流、村镇等进行高精准地测绘标记。明确划分标记测绘范围内的建筑物周边土地和植被，区分处理用材林和经济林，标注好水田、旱田以及蔬菜果园，利用EPS或CASS制图系统软件将矢量地形图片转化为DWG地形图。
        4结语
        通过对无人机航测系统在公路带状地形测量测绘中的应用分析，可了解到无人机航测系统远超传统航空测量技术，无人机航测系统的操作简单，航拍画质高清，等高线差值小，测绘出来的地形图误差少。在实际公路区域的带状地形测量工作中，通过对像控点布设、内业测图、外业补测等提升测图精度，降低地形图误差，减少人力成本投入。随着无人机航测系统的不断完善与更新，可为公路带状地形测量领域提供更大的便利，提升测绘作业效率与成图质量。
        参考文献
        [1]李宝闯,武洋.无人机倾斜摄影技术在工程中的应用[J].中国水运,2021 (03):150-151.
        [2]陈会明.基于无人机倾斜摄影测量的大比例尺测图技术研究[J].安徽农学通报,2021,27(04):169-170.
        [3]周琳.无人机航空摄影测量在带状地形图测量中的应用探析[J].无线互联科技,2020,17(17):19-20.
        作者简介
        方衔成（1991.5-），男，汉族，安徽黄山人，大学本科学历，助理工程师。现从事工程测量、不动产测绘、地形测绘等相关的研究与管理工作。