王小超
北京中天路通工程勘测有限公司 北京 100124
摘要：近年来，经济的发展，促进我国科技水平的提升。随着现代科技的不断发展，无人机航测技术被普遍运用于各领域中，它可以多角度采集信息，降低成本。无人机航测技术的不断发展，给测绘等行业带来了诸多的便利。本文就无人机航测在大比例尺地形测绘中的应用展开探讨。
关键词：无人机航测；大比例尺；地形图；测绘
引言
由于受空域申请、航空摄影周期、项目经费等因素影响，传统的航空摄影测量工作在小区域范围内进行快速地形测绘及应急测绘保障等方面无法满足实际工作要求。而低空无人机航空摄影测量具有灵活、高效、机动、快速、生产周期短、作业成本低等优势，在测绘领域形成了强有力的技术支撑。
1无人机测绘的原理
无人机测绘系统可以分为硬件和软件两部分。硬件部分包括了无人机、动力供给系统、电源调节装置以及高清摄像头等；软件部分则包括飞行器操作系统、无人机控制系统、遥感系统和图像处理软件等。无人机测绘的基本原理是，由地面控制站依照具体的测绘需求和实际工况，选择恰当的无人机并制定无人机航线，做好无人机姿态稳定控制、飞行轨迹控制和任务管理控制等，设计出最为间接的飞行航线，借助无人机上搭载的传感器和高清摄像机，实现对地物的测量绘制。
2无人机航空摄影测量在地形图测绘中的发展
跟随地理科技产业的开展和应用技术的普遍宣传，城乡建设发展遥遥领先，遥感技术在目前地理信息领域取得了广大工作人员的认可和关注，无人机遥感航拍科技的出现为测绘领域数据的获取渠道输入了新鲜的血液，卫星遥感的优势毫无疑问，因此无人机航摄得到了国家测绘地理信息局积极推广及宣传。无人机高空摄影测绘技术的工作体系已形成了测量系统的主要核心，各个体系紧密结合，其中电动装置系统及燃油系统是该技术的关键要素，测量系统是航空摄影测量技术的关键部分，也是无人机航空摄影对现代科技与技术的配合，同时展现出更多专业性的优点，主要有：“重量轻、体积小、反应迅速、飞行便捷、精度高的重要特点”。在我国今后的测绘工作近20年内的开拓路线为：“建设测绘强国、发展优质企业、检测地理国情、构建数字中国”。地理国情是国情的一部分。通过对地理空间和自然环境的反映和揭示一个国家的综合国情，所以，地理国情技术工作目前已成为国内测绘单位的关键工作，并在很长的时间段成为首要工作节点。地理国情监测平台顺势而生，不可言喻无人机的航空影像获取和遥感监测将得到极大的发挥。因此，国家测绘地理信息局最近几年屡次在全国各地举办低空无人机遥感航拍演练，同时率先让各个省级测绘单位优先使用，并推广到市县级单位，为此无人机遥感航拍在测绘范围得到快速发扬及推广。
3测量系统及特点
无人机倾斜摄影测量主要是通过无人机平台搭载5镜头相机，同时从5个方向进行摄影，即通过1个垂直拍摄的镜头和4个倾斜镜头来获取地表影像，实现大重叠度的多角度视角。拍摄像片时，飞机自动记录飞行的有关参数，如航高、飞机速度、重叠度和曝光点的POS数据，根据这些数据对倾斜影像进行分析和整理。倾斜摄影过程中，无人机可同时拍摄5个角度的影像数据。在这个连续时段中，同一个地物可以在多个像片上找到其影像。内业建模人员可以根据地物多个角度的影像快速实现地物的结构分析，并且可以选择众多影像中最清晰的1张对其进行纹理制作。通过建立三维模型和纹理的自动映射，可以建立其与实地完全相似的立体几何模型，为用户提供实景三维数据，用户可以获得极高的体验感，极大地拓展了无人机影像应用范围。无人机倾斜摄影具有机动性强，灵活性高、经济且快速等优点。航空摄影采用无人机平台，能够在小区域范围内快速高效地获取该区域高分辨率的空中影像，逐步扩大了超低空无人机的应用范围，应用前景广阔。对于国家航空航天监测体系而言，无人机无疑是一种重要的影像获取手段，逐渐从实验室阶段过渡到实际应用阶段。
4无人机航测在大比例尺地形图测绘中的有效应用
4.1绘制地图
在图绘测量工作中，绘制地图是最后一个环节。将数据计算出来以后得到DOM数据，然后再利用ArcGIS软件输入这些数据，在ArcGIS软件中将树林、桥梁等事物进行分层模型建设。与此同时，把该软件数据所得出的地貌特征、摄影测量矢量化后的特征进行比较，得出最准确的图形。在获取测区地貌高程数据时，要将DSM软件得到的高程数据和实际测量的数据两个一起输入ArcGIS软件中，经过测算，才能生成CAD图像，图像最终输出的格式是DWG格式，最终完成测绘的工作。
4.2空中三角测量精度
空三精度检查按照《数字航空摄影测量空中三角测量规范》规定进行。一般从像方和物方两个方面进行检查，而物方的精度检查最为常见，就是对比加密点和检查点的坐标差。空三运算的精度指标一般包括是否有漏偏的情况，该情况是否合理；连接点是否正确，空三是否存在断层现象；检查点和像控点的残差、连接点的误差是否在允许范围内。通过计算4个验证点的实测三维坐标与区域网平差得到的三维坐标间的误差，来衡量区域内空中三角测量精度。统计结果表明，空三加密点相对于检查点实测坐标和高程之间的误差均小于规定的平面误差和高程误差，说明该方法建立的三维模型在几何精度上符合要求。
4.3影像数据的采集与整理
影像数据采集在测绘工作中也是一项很重要的环节，要做好这项工作就要做好起飞前的准备工作。起飞前的准备工作主要包括四个环节：（1）为了确保每台无人机安装指南管理系统的操作精确性，检查每台无人机的SD卡的设备安装运行情况，确定相关数据具有保存管理功能；（2）要严格控制影像的重叠度，尽量控制在84%以下；（3）使用Altizure软件，确定无人飞机的测绘范围和相应航线，如果所测量区域是长方形，则可以根据长度把测量区域划分为不同的地域，并根据航线和高度设置不同区域；（4）为有效保证无线广播信号实时收放的正常，应及时检查播放无人机接收信号的无线接收控制功能，检查接收无人机无线信号。
4.4高程点的补测
数字线划图需要一定数量的碎部高程点，可以从经过地面控制点校正后的实景三维模型上采集，达到大比例尺地形图对碎部高程点的密度和数量要求，从而满足大比例尺测图规范的要求。对于个别精度较低的高程点，可以采用实测的方法进行补测高程点。
4.5进行处理数据
数据处理工作一直是测绘工作中的最基础的工作。第一，对无人机拍摄出的画面进行选择，选出合适的控点照片以后，将其分组，每个组次留6张照片，尽量将照片保留在建模照片中。第二，对这些照片进行处理，这项工作主要是利用摄影测量自动建模软件完成的，选择出精度最高的照片。照片处理完成以后再处理像控点数据的刺点，这项工作要控制在照片范围内。第三，利用三解法和点云加密等方法对数据进行计算。
结语
利用无人机倾斜摄影测量技术可以实现小范围内大比例尺地形图的快速采集工作。无人机测绘技术不但有较短的测绘周期，而且在操作方面更具便携性，比传统航空摄影测绘更具优势，整体绘制成本较低，并有广泛的应用前景。目前，其在许多实际测绘中已经得到应用。长时间的应用积累，证实了它在大比例的地图绘制中能够获得更好的效果。
参考文献
[1]王军.小型无人机在大比例尺地形图测绘中的应用[J].住宅与房地产,2019(21):180.
[2]谢海燕.小型无人机在大比例尺地形图测绘中的应用[J].城市道桥与防洪,2019(6):274-276+31.
[3]黄权进.无人机倾斜摄影技术在大比例尺地形图测绘中的应用[J].工程技术研究,2020,5(17):108-109.