李典超
山东省物化探勘查院、山东省地质勘查工程技术研究中心 山东省济南市 250013
摘要:过去我们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，能够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以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：无人机航测系统；公路带状地形；测量
引言
当前无人机设备凭借其操作便捷、测量精准程度高等优点而被广泛地应用到了数字化地形测量工作当中，其不但有效提高了测量工作的效率，而且还有效提升了测绘结果的准确性，提升测量精度，所以受到了越来越多的关注。
1无人机航测系统的组成结构
无人机航测系统是继大飞机航测与卫星技术之后的又一重大技术，它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。无人机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，其次是旋翼无人机与无人飞艇两种（固定翼无人机的飞控要求比旋翼无人机低，操作简单，作业效率高；无人飞艇的悬停时间长，适用于监视作业。）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。数据处理系统可以对飞行器拍摄回来的影像进行处理，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。任务设备是飞行器用来航拍公路带状地形图的数码相机，无人机航拍系统使用的数码相机影像高清，地面分辨率高。
2无人机航测系统在公路带状地形测量中的应用
2.1无人机摄影测量的像控点布设
在进行数字化地形测量时运用无人机摄影测量技术，其实际布设的像控点需要清楚且明亮，以便于能够对布控点的位置进行判断，进而准确丈量立体。在实际布设像控点时需要做到互通共用。一般来说，是将其布置在无人机航行方向以及旁向的5-6片堆叠范围当中，同时需要确保点与相片边际的间距在1cm或1.5cm以上，采取综合成图方式来设置的操控点需要与航向边际间距在规定要求的50%以上。如若在测量较高海拔的场地时使用无人机摄影，那么需要尽量设置高程控制点在高程起伏不大的区域，并且需要尽可能布设在高程控制点以线状地物之间的交点最佳。需要注意的是在布设像控点时尽量避开崎岖的斜坡、陡峭的山顶以及狭沟，而且部分点的布设条件与像片要求出现冲切，那么就需要对其点位布设进行重新考虑。
2.2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。计算绝对定向时可以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。
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。测绘范围内需要对各级道路、地物、管线、河流、村镇等进行高精准地测绘，按照13/cm2进行标记[6]。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。最后借助CASS系统软件将矢量地形图片转化为格式地形图。
2.3航空测量摄影方面的应用
现阶段，航空摄影测量技术发挥着越来越重要的作用，占据着越来越重要的位置。在航空测量工作中，无人机测量技术不断发展和进步，各项功能也得到了更高效地发挥，可以很好地实现在复杂环境成像任务和数据转化作业。另外，在摄影系统及GPS定位系统的支持下，可以将所获取图片信息及位置数据等有效整合起来，进而使图像信息更加富有内涵。应用图像绘制及合成等技术使基础数据信息得以有效整合，进而利用相关信息处理系统进行深入加工，并最终形成具有更高准确性和质量的影像数据。这样可以更好地对一些复杂、特殊环境进行有效把控；同时也有效地确保了测量的准确性和稳定性。
2.4外业数据的采集
本次选取的测区范围约为1km2,地形起伏较大.针对航测区域的大小、地形等特点,本文采用多旋翼大疆经纬系列无人机M600Pro(一台六旋翼的无人机)为飞行平台,云眼系列APS-130五拼相机(半画幅)为多镜头倾斜传感器.表1为相关具体参数.为了提高模型的精度且不影响成果的质量,本研究对区域进行分块,分成南北两块.航测规划软件此次我采用大疆自主开发的DJIGSPro..通过航测规划软件DJIGSPro连接无人机M600Pro,在软件里面添加一个五镜头APS-130相机并设置对应参数.根据研究区域的环境等情况,此次航线规划设计的航带为S形线路。
2.5航摄外业像片质量检查
外业数据采集完成后，需在现场检查航飞像片质量，各项质量检查符合要求后才可以结束外业飞行任务。否则，应及时补测，飞行质量严重不符合检查要求时，要考虑重新飞行。无人机的外业飞行质量检查项目有很多，大体可以分为3类：①航线质量检查：包括航高检查、地面分辨率是否达到测图要求、航线是否完全覆盖飞行区域等；②航飞质量检查：包括航向重叠度和旁向重叠度是否满足设计要求、飞行轨迹与设计轨迹的差距是否大于航测最低要求、像片倾斜角度和旋转角度是否超出其最小要求范围等；③影像质量检查：包括由于自然条件造成的因素，如天气明暗的急变造成影像建模后色差不一致，检查是否可以看得清最小物体的形状和纹理，检查影像是否存在由于信号弱和风力等影响造成的影像模糊、缺失和重叠，若飞行时间选择不合理，会造成部分高大建筑物有阴影，影响后期内业数据采集等。
结束语
综上所述，数字化地形测量，需要相关技术人员在无人机设备的基础上，对相关地形实施及时且精准地测量作业，进而更好地去了解、认知以及应用这些地形。另外，在现今无人机测量技术应用范围越来越广的情况下，使得数字化地形测量也更加方便、快捷。我们相信，在未来发展中，无人机技术还会取得更大突破。
参考文献
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