无人机航空摄影测量在地形图测绘中的应用 谢庆华

发表时间:2021/7/8   来源:《基层建设》2021年第11期   作者:谢庆华
[导读] 摘要:地理信息的采集是地质事业发展的基础,地理信息采集的有效形式就是地形图测绘,这项工作比较容易受到外界环境的影响,因此其工作过程中的测绘难度比较大。
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        摘要:地理信息的采集是地质事业发展的基础,地理信息采集的有效形式就是地形图测绘,这项工作比较容易受到外界环境的影响,因此其工作过程中的测绘难度比较大。地形测绘技术的改进能够在相当程度上帮助地形测绘工作更加高效、顺利地开展,进一步减小测绘成果的误差。本文的研究主要介绍了无人机测绘的相关工作原理和工作特点,阐述了该技术在地形图测绘工作中具体的应用,具有理论和实践参考价值。
        关键词:无人机;航空摄影测量;地形图测绘
        一、引言
        地形测绘是整个测绘工作工程当中的一个关键步骤,使整个地质勘测工作的重要环节。在传统的测量技术当中,由于技术具有一定的局限性,导致十分容易在实际工作中容易造成误差。无人机航测技术能够有效避免传统测量问题,通过信息技术水平的提高有效减小误差,并且能够为勘测工作提供更准确的测量数据。其优势在于,无人机使用程序比较方便,并且对外部环境和内环境的要求比较低,相对于人工测量方式而言,其测量范围能够通过技术手段实现最大化,并且相关设备设施的体积小,既携带方便,又费用低廉,并且能够准确实现不同地形的数据测绘,因此成为测绘行业的最佳选择。
        二、无人航空摄影测量技术原理
        无人航空摄影测量技术是一项重大创新,无人机由无线电遥控设备和计算机程序控制系统控制,采用小型数码相机作为机载遥感设备,配备地面站和必要的测绘软件完成工作。无人航空摄影测量技术使用过程中涉及的技术原则如下:
        (一)无人机型选择
        由于无人机机型的多样性,相关工作人员在选择测量工作中使用的无人机类型时,需要考虑不同的无人机具有不同的功能,因此应当根据实际需要和工作性质选择无人机类型,并对相关无人机类型进行收集和分析,对所选设备进行深入了解和测试,保证机器能够在正确操作下顺利运行。[1]
        (二)无人机路径规划
        在使用无人机航测之前,应当排查无人机航空测绘地形的特定区域,保证低空航拍能够在安全范围内进行,尽量避免外部环境的影响。所以工作人员要注意无人机航路的设计,以确保设备在拍摄过程中顺利工作,根据实际情况和地形特点设计无人机航拍路线,对无人机进行工作前测试,并尽量选择直线路线。
        (三)分析图像分布
        无人机航测地形图时,工作人员还需要结合实际分布的影像控制点分析数据,并进行地形图测绘。当无人机完成了测量作业之后,还应当结合相关的书记数据完善工作,从而通过图像的分析来提高测绘结果的精准性,最大程度地发挥无人机拍摄的优势。
        三、无人航空摄影测量技术特点
        (一)及时性和适应性
        在地质勘测测绘行业,传统的测量技术是通过卫星进行测量,其工作成本非常之高,并且由于卫星传递信息具有一定的延时性,因此及时性很低。而无人机参与的地质测绘能够很好地弥补这个弊端。通过无人机进行的航空摄影具有及时性和适应性的特点,其在保证测量数据方便准确的同时降低了测绘成本,并且提高了测绘效率,能够为地形测量提供更加完善有效的数据。与传统的手工测量方式相比而言,无人机航空摄影也有效地扩大了测量范围。[2]
        (二)多维性和流动性
        通过无人机参与的地质测绘工作还具有多维性和流动性。无人机大多采用低空测量,使用成本和环境要求很低,几乎不受测量区域气候天气变化的影响,也较少受到环境变化的影响。只要是平坦的道路,就可以有效完成无人机的操作,并且其操作难度很低,非专业人员也能够快速实现操作。
        (三)高效性和便捷性
        就传统的使用卫星技术而言,其测量距离过远,因此数据存在一定的误差。无人机测绘属于近距离的低空测绘,无人机上配备的摄像头能够帮助工作人员及时获取信息。

其照相机清晰度可操控性也比较高,能够针对不同地形定位数据,实现三维空间测量,数据处理变得更加简单,提高工作协调性,可以与卫星和遥感技术相结合配合地面工作,提高测绘行业的工程质量。
        四、无人机航空摄影测量在地形图测绘中的应用
        与传统的卫星、手工、遥感测量技术相比,无人机具有不可替代的独特优势,未来其发展将面向巨大空间和舞台。当前,无人机航空摄影测量技术在实际的地质工作中已经有了一定的应用,但是仍然可以看到其应用范围比较有限,广大应用仍然有很多需要注意的地方。
        (一)实际项目的应用
        地形图测绘工作当中拥有很多实际项目,例如,当前需要测绘某风景区的地形图,整个风景区的范围约为十平方公里,通过工作人员的实地考察,可以发现该风景区的地形条件比较复杂,并且道路建设不完善,具有很多农业路网,因此不利于工作人员实地测量。由于风景区地形图的绘制精确度要求比较高,因此需要利用无人机航空摄影技术来弥补人工测绘的不足之处,通过无人机航空摄影拍摄的形式完成工程。[3]
        (二)空中三角测量分析
        在确定空中三角测量方案时,要做好前期的工作。选择无人机遥感影像综合成图系统或光束平差软件完成三角测量。当空中三角测量计划完成后,应当集中精力改进工作计划的细节,在编制地形资料时,要标准化格式,将图片、数据以统一形式保存。在实际测量的过程当中,应当根据实际情况确定相机焦距,不同的测量路线选取不同的清晰度标准。在工作人员利用无人机进行航空摄影之时,需要了解该区域的实际外部环境情况,并考虑可能会影响无人机拍摄失真的因素,保证摄像头工作的有效性,尽量防止出现照片边缘失真的情况。所以,除了需要在测量中注意外部因素,专业的处理软件也是十分必要的。处理后的图片和数据必须及时准确的纳入数据库,和卫星测量、遥感测量的结果进行对比分析,确定测量过程中的路径偏移量,去除冗余图像点,连接相互交错的部分。测量完成后,要及时对数据进行处理,结合相应软件做好数据分析。
        (三)无人机航空摄影测量中的图片控制
        在无人机航空摄影测量中,应当全面掌握测区地形,发挥无人机的优势之处,借助全球定位系统实现图片控制,并与实际的地面情况和相关照片进行对比分析,从而确保输出数据符合要求。工作人员在测绘地形图时,最好提前建立数字模型,并将模型数据和测量航拍数据进行对比,提高信息接收效率,实时观察测量状态,准确地掌握测点地形,减少人为失误。
        (四)DOM技术
        DOM的主要功能图像样本恢复,针对失真进行校正。DOM技术的基本操作是通过无人机的低空摄影采集相关信息数据,并进行相应的定向操作。这里的定向操作可以分为内定向、相对定向和绝对定向三种,然后对相应的数据信息进行校正和拼接,通过检验形成DOM结果。在无人机航空摄影测量中,DOM技术最重要的应用之一,就是对测量照片进行补充。利用DOM技术将影像数据和信息数据有效结合,根据测量结果和空中三角测量确定的基本地形,分析测区特征,最后根据区域特征进行相应的信息处理和反馈。另外,在选择摄影测量基本控制点时,应充分考虑控制点的位置,保证其准确、明显,从而避免摄影测量控制点以外的控制点的测量操作误差造成整个地形测绘工作的误差,使测量结果产生偏差,降低测量质量。
        结论
        综上所述,在航空摄影测量技术的应用推广之后,地形图测绘工作可以有效提高工作质量,尽量减少认为测绘带来的数据误差,弥补其他测绘方式的不足之处,通过其自身的高机动性和灵活性实现近距离实时化的信息分析。随着我国科学技术的发展,无人机航空摄影技术操作愈发简易,其安全性也不断提高,技术有了很大的进步。其应用成本低廉、且成像非常之快,因此很多工作人员也会在小范围地形图测绘的时候选择这种测量方法。应当看到,未来的无人机航空摄影测绘技术将有更加光明的发展前景,并且会在地质测绘领域拥有更加广阔的发展空间。
        参考文献:
        [1]无人机航空摄影测量技术在地形图测绘中的应用[J].史正军,刘明. 科技资讯.2018(34).
        [2]无人机航空摄影测量在小型农田水利设计地形图测绘中的应用[J].沈洁,汤璞.江西测绘.2017(03).
        [3]无人机航空摄影测量在地形图测绘中的应用[J].王光明,丛联宇. 测绘与空间地理信息.2017(06).
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