河北省水利水电勘测设计研究院 河北石家庄 050000
摘要：随着经济的快速发展，社会在不断的进步，无人机航空摄影测量相比较于载人大飞机航测，其不需要空域申请、机动灵活、应用成本低、精度高，能大幅度减少外业工作量，进而提高生产效率，缩短工期。本文从介绍无人机航空摄影测量技术的原理出发，结合生产实例，详细分析了利用无人机进行地形测量的整体流程及作业方法，并对精度误差进行了统计，为无人机航空摄影测量技术的推广应用提供借鉴。
关键词：无人机；航空摄影；像控点；空中三角测量
引言
在现代化数字信息工程建设中，无人机摄影测量主要通过数码相机、红外扫描仪、轻型光学相机等机载遥感设备来获取信息的，为相关领域展开测绘工作提供了可靠的保障。目前，学术界主要将无人机摄影测量的研究重点集中在基于无人机摄影影像的地形三维重建上，通过提取和识别地物信息后，将目标物体转化为三维结构信息，由此来获得真实场景的几何模型，便于相关工作人员展开外业工作，提高工作效率。
1无人机航空摄影测量的技术原理
在无人机航空摄影测量的过程中，其测量技术原理如下：（1）选择无人机种类。在利用无人机开展测量工作前，要根据实际需求来选择合适的无人机种类，在选择好合适的无人机机型之后，应收集相应的信息资料，并对无人机进行调试。（2）对无人机航空摄影航线进行设计。在设计时，应尽量选择最简洁的路线，并保证路线不会对摄影测量产生影响，这样的设计不仅可以确保无人机工作的安全性，同时还大大减轻了其工作负担。在设定无人机飞行航线时，应勘察现场情况并对无人机进行调试。（3）进行低空拍摄。根据像控点分布的情况来获取相应的摄影图片与资料数据，并对数据资料进行相应的处理。
2应用实例
2.1项目概况
某矿为更新矿图需要，要求使用无人机制作矿区航摄正射影像图和1∶2000比例尺的线划图，该矿位于某城市西南部，地形为山地，海拔高度平均550ｍ，适合进行航空摄影，该项目平面坐标系统采用CGCS2000坐标系，高程系统采用1956黄海高程系统。
2.2无人机航空摄影
本项目采用华测P700E型无人机，该无人机续航时间2.5h，巡航速度90Km/h，最大有效荷载5kg，搭载的航拍相机为全画幅尼康D810，镜头选择定焦35mm镜头，有效像素3600万。本次无人机航摄分两个架次进行，由GPS领航数据计算相对飞行高度，按5cm地面分辨率进行技术设计，航线按图廓中心线敷设，航片倾角不大于5°最大不超过12°，数码相机旋偏角不大于15°，最终飞行质量良好，完成航飞面积约9.34km2，飞行6条航线，拍摄231张航片，且影像色彩均匀，饱和度较好，能够满足1∶2000地形图成图需要。
2.3像片控制测量
测区平高像控点采用区域网布设方案，本测区总共6条航线，10km2测区范围共计布设像控点53个，像控点采用小木桩标志。（1）像控点的选刺：像控点均选刺在线状地物交角良好的交点上或影像小于0.2mm的点状地物中心，在相邻像片上影像清晰便于联测的目标，点位实地的判刺精度为图上0.1mm。（2）像控点整饰：像片正面整饰，平高点和高程点均以刺孔为中心，绘7mm直径的圆，平高点用红色、高程点用绿色整饰，点号与高程用分式表示，像片反面整饰用铅笔，略图绘在2cm×2cm的方框内，在方框旁加注点位简要说明，刺孔影像、桩位、略图说明一致，并注明了点号，选刺者、检查者的签名。
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3.4全数字空中三角测量
空三解算软件采用华测Pix4Dmapper航测数据处理系统，Pix4D软件是目前市场集全自动、快速、专业精度为一体的无人机数据和航空影像处理系统，该软件无需人工干预，即可将数千张影像快速制作成专业的、精确的二维地图和三维模型。Pix4UAV通过Pix4D的高级自动空三计算原始影像的真实位置和参数，完全基于影像的内容，利用Pix4UAV的独特优化技术和区域网平差技术，自动校准影像。
3.5数据采集
数字产品制作采用MapMatrix全数字摄影测量系统，MapMatrix是由国内专业航测软件公司潜心研发的新型数字摄影测量平台，和传统的数字摄影测量工作站相比，具备以下优势：作业过程自动化、采编入库一体化、数据处理海量化（TB级），本次数字产品制作主要包括立体模型的建立、DLG和DOM的制作。（1）立体模型的建立立体模型的建立主要是利用空三加密的成果，采用批处理的方式在MapMatrix全数字摄影测量工作站上完成。（2）制作数字线划图（DLG）立体模型建立以后，在MapMatrix数字摄影测量工作站上通过跟踪矢量化立体模型的方式生成数字线划图（DLG），严格按照国标进行图层的分类和编码，利用Map-Matrix内部格式进行室内判读测图，并喷出白纸版线划图，然后进行外业调绘，补测影像上缺失的地物地貌、进行屋檐改正、注记地理名称和补测高程点等，最后利用CASS7.0软件编辑、注记和整饰制成数字线划图。（3）制作数字正射影像（DOM）通过数字微分纠正的方法生成数字正射影像图（DOM），再通过正射影像的镶嵌完成正射影像的制作。
3.6空中三角测量
开展空中三角测量工作的关键在于对作业中所使用的仪器元素数据、标记点、航空摄影质量见证书、编图档案、野外操作控制图以及工序设计书等进行纠正、审核。空中三角测量加密的所有控制点精度满足以下要求：（1）平面位置中误差。内业加密点和地物点，对最近野外控制点的图上点位中误差应满足以下要求：平地、丘陵地的点位和间距误差分别为1，0．8m；山地、高山地的点位和间距误差分别为1．5，1．2m；（2）高程中误差。内业加密点对最近野外控制点的高程中误差应满足以下要求：平地、丘陵地为0．5m，山地为1．2m。
4无人机航空摄影技术的优势
4.1使用方便，操作简单
通常情况下，无人机航空摄影期间处于低空飞行的状态，受环境影响较小，且对起降场地要求低，可以利用较平整的路面作为起降场地，测量准备工作少，且操作较为简单，可利用机载系统开展测量和数据处理工作，根据要求完成工作任务，保证测量结果的准确性。
4.2可以与其他测绘技术相结合
无人机航空摄影技术可以与卫星遥感技术、航空测绘技术以及地面监测技术相结合进行综合应用，从而提高测绘质量。例如，在测量工作中，将无人机航空摄影技术与卫星遥感技术以及航空测绘技术结合使用，可以实现对测量数据的搜集与处理，提升地形图测绘的准确性，保证数据信息符合要求，提升工作效率。
4.3具备一定的建模能力
无人机航空摄影系统包含无人机与航空摄影GPS设备，可以通过这些设备的支持快速获取地表数据信息，精确计算测点的三维坐标，生成DEM与三维模型，在三维模型的支持下，更好地对测量所得数据进行分析，提升工作效率。
结语
实践证明，无人机航空摄影测量技术大大减少了野外测绘工作量，在精度上也完全达到了1∶2000测图的要求，相比较于人工全野外测绘和传统载人大飞机航测具有无可比拟的优势，相信随着科技的不断发展，其在更大比例尺的地形图测制中也将得到广泛应用，发展前景非常广阔。
参考文献
［1］国家测绘局.CH/Z3005—2010低空数字航空摄影规范[S].北京：测绘出版社，2010：3-10.
［2］CH/9008.1-2010基础地理信息数字成果1∶5001∶10001∶2000数字线划图.北京：中国标准出版社，2010.
论文作者:王金辉
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第29期
论文发表时间:2019/1/2
标签：无人机论文; 测量论文; 航空论文; 数字论文; 高程论文; 技术论文; 射影论文; 《建筑学研究前沿》2018年第29期论文;