廖亚雄 袁盛杰 江辉
湖北省交通规划设计院股份有限公司 湖北省 武汉市 430051
摘要：随着人们对测绘产品，尤其是4D产品中的大比例尺地形图需求精度和现实性的日益提高，无人机航测技术迅速发展与内业数据处理软件的日益完善，传统的大比例尺地形图生产方式逐渐在被取代。无人机航测技术是近些年来发展起来的一项先进技术，较传统的航空摄影技术而言，无人机具有操作灵活、对起飞场地要求低、成本低、效率高、精度高等优势。传统的航空摄影生产的大比例尺地形图不能满足地形图规范要求，利用RTK进行全野外数据采集生产地形图，费时费力、效率低、成本高。
关键词：无人机航测；大比例尺地形图；地形图生产
引言
随着无人机低空摄影技术的不断发展和成熟，低空摄影测量技术被广泛应用于大比例尺地形图的测绘，结合成熟的无人机技术、GPS定位技术、摄影技术等，立足低空飞行，高分辨率影像，高效快捷地完成高精度成图项目。当前无人机市场飞控平台种类较多，应用领域较为广泛，专业级无人机甚至消费级无人机获取的航摄数据，结合专业航测后处理软件，以期满足大比例尺地形图生产的技术要求。
1现有无人机航测技术概况
1.1无人机垂直摄影测量
垂直摄影测量是指无人机搭载单镜头相机和定位定姿设备，按照一定的航向、旁向重叠度，根据航线规划软件规划好的航线轨迹，完成从空中对地面的垂直摄影。由于是垂直摄影，所获得的影像侧面信息较少，主要是顶部信息，在有屋檐等区域，无法对屋檐进行改正。搭载的是非量测数码相机，因此所获得的影像存在畸变，越往影像边缘畸变越大。在数据处理过程中，需要对影像进行畸变处理。利用该方法主要用来生产数字正射影像、大比例尺地形图和数字高程模型。优势是获取影像效率高、续航时间长；劣势是单镜头，精度较差，无法实现房屋屋檐等改正。
1.2倾斜摄影测量技术
无人机倾斜摄影测量技术是近年来遥感测绘领域发展较为迅速的新兴技术之一。通过在同一飞行平台上搭载一组五镜头倾斜相机，同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像，分为正摄、前视、后视、左视、右视，配合IMU/DGPS获取高精度的姿态和位置信息，通过特定的数据处理软件进行数据处理，将所有影像纳入统一的坐标系统中，获取地面物体更为完整准确的信息。因此与传统测量技术相比，倾斜摄影技术具有高效率、高精度和高性价比，其应用也越来越广泛。
2无人机航摄技术的应用价值
2.1操作简便
无人机在实际应用过程中，由于其自身体积相对较小，这使得在对其进行保养与维修时，可以更加简便地完成对应任务，即便在使用过程中零部件出现损耗，对其进行维修与替换所消耗的成本也不高。同时，基于无人机自动化操作技术的不断提升，无人机航摄操作员的培训时间也得到了大幅度缩短。
2.2及时、准确的数据获取能力
在应用无人机航空数字测量技术进行测绘时，能够利用无人机航拍的便利条件，提高数据传送的高精准度。同时，还能够把数字化的图形转化为三维摄影图像，实现三维数据图形的可视化转化。除了可以为测绘工作提供精准的数据支持之外，还可以利用遥感卫星的支持与航空测绘技术相结合，整体提高测绘数据的准确度。
3基于无人机航测技术生产大比例尺地形图流程
3.1像控点测量
在倾斜摄影前布设像控点，像控点的目标应清晰、易于判别和立体量测，且应设置在高程起伏较小、易于准确定位和量测的地方。随着无人机倾斜摄影测量系统配备IMU/DGPS设备，大大降低了布设密度，像控点按区域网布设，由于倾斜摄影重叠度高、有多视角影像，计算机密集点云数据匹配功能强等，外业布设像控点位基线跨度可适当放宽，一般情况下均布设为平高点，像控点平面坐标和高程利用AHCOＲS采用ＲTK方式进行测量。测量像控点的同时应进行检查点采集，用于评定内业数据处理的精度。
3.2空中三角测量技术
无人机航空数字测绘技术主要是利用空中三角测量的方式来测量像控点的相关数据。在这项技术中，如何选择空中三角加密点以及测量加密的空中三角点是非常重要的，对测量结果有直接的影响。在选择空中三角加密点时，应该选择相对比较突出的区域，对加密点的距离进行准确的测量。在进行河道以及山谷等测绘时，应该适当加大航测节点的高度差，这样能够很好地避免因为高度差造成的定向稳定性误差。在布设好空间三角加密点后，可以对空中三角进行测量。但需做好相关环节的工作，包括前期准备工作、定向确定以及数据的传输等。在测绘过程中，还需要关注像素精准度，结合不同区域地形的实际情况，适当调整像素，保证测量工作的准确性。
3.3数据采集以及三维建模
在进行三维数据模型建设过程中依赖的是多角度影像测量等相应操作，例如联合平差、几何校正、多视匹配等，完成这些操作之后需要对三维数据模型实施可视化处理。完成三维数据模型建设之后利用相应软件能够获取所测区域地形地貌特征等相应数据。一般情况下，数据信息采集过程中主要包括：①为了进一步增强测量准确性，可以采取人工方式对地物关键点（包括像控点、建筑物等）实施收集，通过人工的方式进行影像拍摄，通过此种方式能够提升测量的准确度；②在工程测绘过程中，虽然能够利用相应软件对地形等关键信息（包括高程注记点、测绘区域等）进行收集，但是想要准确应用这些数据信息，在使用之前也要通过相应人员对其进行调整以及优化；③对可能产生的遮挡问题进行有效处理。为了能够进一步提升最终测量数据的准确度，需要对影像资料信息中存在的遮挡区域进行必要的补充测量。
3.4地形图精度检测
在正式进行地形图精度检测前，需要基于对6条基线跨度平差所得到加密成果来完成对立体模型的设置，以此为基础对不同比例下试验图所应当具有的要素进行采集与绘制，以此配合对调绘地图的检查与调整，基于测绘资料完成对数字线划图DLG的制作，并通过野外实际检查点的设置，来分析其DLG成果的精度表现。结合我国相关部门所制定的GB/T24356-2009《测绘成果质量检查与验收》标准来对该案例1:1000与1:2000比例地形图平面精度进行监测后可以发现，其自身的监测点主要为固定道路交叉点、水沟交叉点、明显的田埂交叉点等区域，并以此为基础对布设后的像控点进行联测。而在完成精度检测后可以发现该案例中所完成的1:2000地形图平面与高程精度均符合对应的标准，并且在平地与丘陵成图上有着良好的标准。而1:1000地形平面在精度上虽然符合航测的业内水准与平地丘陵成图标准，但在高程精度上的表现却相对较差。
结束语
无人机航测已经成为目前工程测绘中非常关键的技术之一，其具有操作简洁、成本低、测绘准确等方面特点，将其应用在工程测绘中可以大大提高测绘准确性和效率，对于进一步增强工程测绘工作效果具有非常重要的作用，对于推动工程测绘发展具有现实意义。
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