后琴军
甘肃四维测绘工程有限公司 甘肃兰州 730070
摘要：无人机相关技术最初应用在军事行业，但随着无人机技术的进步与完善，其在地形图测绘领域中发挥出重要作用。基于此，本文首先简单阐述了大比例尺地形图测绘中无人机航摄技术的应用优势，并结合某测绘案例展开应用步骤分析，旨在突出无人机航摄技术优势，提高测绘精度。
关键词：无人机航摄技术；大比例尺；地形图测绘
引言：静态测量技术为传统大比例尺地形图测绘手段，操作难度较高，且效率低下，已不符合测绘领域发展形势，而无人机航摄作为新型技术，其应用优势较为显著，逐渐取代了传统静态测量技术，使大比例尺地形图测绘精度进一步提升，且可对复杂地形完成精准测绘。
一、大比例尺地形图测绘中无人机航摄技术的应用优势
无人机凭借自身飞行系统、控制系统、数据传输系统获取特定区域的地理信息，对该部分地理信息处理转化后将得到所需地形图，并获得数字三维模型。相较于传统测绘手段，无人机航摄技术优势显著，主要体现在以下几点：第一，无人机可搭载多镜头相机对各类地形进行多角度拍摄，以此获得地理影像，可适用于各类复杂地形，应用范围广，且可以无人机实际测绘所得信息数据为依据形成三维模型。第二，运用无人机航摄系统执行测绘工作更为便捷，操作简单，且无人机体型相对较小，可在复杂地形中灵活测绘，此外，无人机可凭借自身数据传输系统确保测绘数据第一时间传送至地面站，连接控空中无人机与地面电台等设备，实现数据良好衔接，使测绘工作更为便捷，此外，若在测绘期间需修改航线计划等，可通过数据传输系统调整无人机航行指令，确保测绘工作高效执行。第三，随着科技的发展，无人机配套摄像头分辨率逐渐提高，可根据不同测绘场景及标准选用高分辨率摄像头，良好应对各种复杂地形，并获得清晰度较高的地形图。
二、大比例尺地形图测绘中无人机航摄技术的应用步骤
为更好地了解无人机航摄技术在大比例尺地形图测绘中的优势，选取某1：1000地形图测试项目为案例，在此测绘工作中，采用1985国家高程基准及1980西安坐标系，借助无人机航摄技术完成测绘工作。
（一）前期准备工作
在案例测绘项目中，所选用无人机设备为型号，配备像素分辨率的数码相机，可结合云台完成影响采集工作，而地面站软件用以规划区域测绘航线，自动分区，若在飞行测绘期间需调整航线，可在地面站发送指令，改变飞行任务，此外还可按测区边界及地图精度要求自动生成航线。为确保测绘效果，在正式航拍前需全面检查无人机各系统软硬件性能，根据气象报告选择天气，晴朗无云、风力较小为良好测绘条件，尽可能选择该环境展开外业航拍。
无人机航摄工作前，需运用飞控软件设定航拍区域、地面分辨率、旁向重叠度、航向重叠度，根据实际测量情况设计飞行高度，在该测绘案例中，飞行高度为250m左右。无人机航飞后需检查地理信息，立体像对航向重叠度至少60%，相邻航线旁向重叠度至少30%，而相邻像片航高差、同一航线航高差需分别控制在20m、30m以内，此外需检查无人机航摄角度是否被遮盖，最大程度确保测试质量。
（二）布设像控点
布设像控点前需全面分析影像资料，在本次地形图测绘工作中，分析影像资料时发现，无人机测绘并无摄漏点，像片航线弯曲度、旋偏角、倾斜角分别低于3%、8°、4°，无人机航情况符合测绘标准。此外，无人机航摄像片位移误差适宜，低于30m，影像清晰，无遮挡问题，满足测绘要求。
像控点布应分别在航线方、旁向方向布设10~15条、2~4条基线，控制成图范围，以此确保测段衔接区域内无遗漏，而像控刺点需设置在旁向及航向重叠5~6张像片区域内。完成像控点及刺点布设或，需按“GP+航片号+点序号”的原则进行编号，并绘制布点图，将其加密存档，点位描述准确。绘制像控整饰图，于像片正面标注7mm直经像控点，注明点号，于像片背面运用铅笔标注说明，并绘制点位略图。运用RTK、全站仪等仪器测绘坐标，需严格控制像控点精度，需满足外业规范要求，为确保像控点测量准确性，应于全面测量结束后收入参考站，并依据像控点测量情况制成点位信息表，供内业使用。
（三）空三加密量测
空三加密量测工作是后续影像处理的基础，因此需最大程度提高空三加密精度，为大比例尺地形图的测绘工作提供保障。运用全数字摄影测量系统进行空三加密，从像控点连接、量测、平差计算等方面展开。首先，检查控制点文件及航测文件输入是否准确，无误后量测外控点，放大标准方差权，处理粗差，提升物方权重，将所有粗差全部测出。其次，将测绘区域四周像控点进行平差处理，采用预测方式寻找出其他像控点位置，实现快速量测，量测需由专业人员执行，并由另一专业人员在旁检查。最后，根据实测高程点对空三加密精度进行检查，量测且检查完毕后展开最终平差解算工作。
（四）制作DEM、DOM
以空三加密成果为依据对测绘原始影像展开重釆样，获得核线影像，由系统自动匹配，得到三维离散点，以此得到测绘区域DSM（数字地表模型），经自适应滤波后得到DEM（数字高程模型），虽借助系统完成了自动匹配过程，但受到测绘区域阴影、树木、水体等现实地物及人工地物的干扰，导致所得DEM精度不足，需将其人工编辑，提升其精度。而DEM是对原始航片数据纠正的第一步，其编辑是否准确可直接影响到后续DOM（数字正射影像图）的精度。制作DOM时可借助系统自动生成，在系统内完成DEM信息数据处理、DOM纠正处理、匀光匀色处理、DOM镶嵌处理、色调均衡处理，由系统自动生成DOM后，同样需对其人工编辑，处理几何要素及颜色，以此确保DOM符合标准。
（五）制作地形图
根据DEM校正DOM，将其拼接为完整区域地图，将其导入全数字摄影测量系统，展开测图工作，并生产最终地形图。根据地形图图式采集地貌要素及地物特征，由外业调绘人员借助现有测图数据展开修测、调绘、补测工作，完善1:1000地形图。
（六）成图精度分析
借助GPS快速静态定位方式获得摄区外业各坐标数据，选取测绘区域图幅数的10%作为检査点，在本测绘案例中，共选取检査点83个，将外业检查点成图坐标与实测坐标对比，计算高程及坐标差值，采用点位中误差计算公式了解实际测绘精度。在本次测绘工程案例中，地物点平面、高程点位中误差分别为1.5cm、1.1cm，以计算结果为依据绘制误差分布图，用以直观性反映检查点误差情况，完成所有检查点误差分析后，发现本次测绘点位误差均处于0~0.39m范围内，精度合格，符合1∶1000地形图测绘标准。完成精度分析后，将本次测绘所得1∶1000地形图数据与现有地形图在CASS制图软件中套合比较，全面了解应用无人机航摄技术所得的大比例尺地形图精度，明确无人机航摄技术效果。
结束语：综上所述，在大比例尺地形图测绘中，无人机航摄技术具有较强优势，在实际测绘工作中，完成测绘前准备工作后，需依次布设像控点、空三加密量测、制作DEM、DOM、制作地形图等工序，并对成图效果展开精度分析，确保无人机航摄测绘所得地图精准有效。
参考文献：
[1]马海政,强德霞.免像控无人机航摄系统在大比例尺地形图测量中的应用[J].测绘通报,2020(07):159-161.
[2]王海涛,耿守民,李锐等.无人机航摄大比例尺地形图精度分析及优化措施[J].陕西水利,2019(05):201-202.
作者简介：后琴军（1993-06），男，汉，甘肃岷县人，专科，现有职称：助理工程师，研究方向：无人机航摄技术