滨州市国土资源局 山东滨州 256600
摘要：伴随测绘技术的不断提升, 无人机在正射数据采集、五拼相机倾斜摄影测量等方面，展现出影像分辨率高、升空准备时间短、操作控制容易、起降场地要求低、作业效率高等特点，为数字化地形图快速更新、三维数字建模与DEM快速生产等提供了有效的途径方法，并且随空三数据解算、影像匹配技术的算法更新，提升城市测绘的快速响应能力与制图数字化程度。
关键词：无人机航摄；数字线划图；城市测绘
随着现代科技的发展与提升，以无人机为代表的现代测绘技术从工艺流程、作业效率与成果质量等方面，均对原有传统城市测绘造成一定冲击，本文拟从无人机航摄的构成、测图的工艺技术流程等方向，探究其在城市测绘中的应用，以期为相关工程实践提供参考依据。
1无人机低空航摄的构成要素
无人机低空航摄系统，即采用无人机作为飞行平台，搭载小型数码相机传感器所构建的摄影测量系统，以用于地理影像的快速采集。其按照旋翼划分为多旋翼与固定翼航摄系统，具体构成通常包含飞行与飞控平台、数字传感器、通讯设备、影像处理等部分。
与传统大型航摄平台相比，无人机低空航摄的飞行姿态不稳、搭载多为非量测型传感器、数据重叠度相对较大。由于小型无人机平台易受气流扰动，加之非量测性相机的镜头畸变以及内方位元素差异等因素，其航拍作业时多采用提高航向与旁向重叠度的方法，确保空三解算的精度，进而造成航摄内业数据量较大。
2基于航摄影像的数字线划图工艺流程
常规数字线划地形图的测绘与更新，多采用GNSS-RTK、全站仪数字测图等方式开展，其所需的人力物力均较多，测量难度上也较大，大区域或带状地形测绘更新速度较慢。而无人机低空航摄技术的发展，以其低成本、易操作、适用于滑坡危险区测绘等特点，在数字线划图测绘与修补测中发挥了显著效用。
从航摄数据采集与线划图测绘流程分析，无人机航摄制图主要包含以下环节：航线设计与外业航拍、像控点实地测绘、内业成图、外业调绘与清绘编辑等。其中航线设计与外业航拍过程，则为根据测区任务与环境因素，设定航向、旁向重叠度，设计基线长与航线条数等参数信息，并利用软件导入无人机；其次天气条件允许下，搭载数码相机分区或整体对测区进行航空摄影，获取航拍影像。
航片像控点可采用快速静态或CORS-RTK观测的形式，进行三维坐标采集，布网按照区域网模式开展，关于高程数据可采用GNSS曲面拟合或部分水准联测的方式测绘，以降低外业工作量；内业成图编辑时，采用全数字摄影测量工作站采集地形线划矢量数据，然后野外调绘时，利用航拍影像与内业底图成果，实地标定建筑物层数与结构、植被类型等属性信息，针对部分变更地物，采取坐标实测或解析法标定的形式进行表示；最后，内业清绘则利用调绘成果实际修改与编辑底图数据、绘制变更与漏绘地物、图幅整饰与接边检查等工作。
3无人机低空航摄在城市测绘中的应用研究
大比例尺地形与线路带状地形测绘中，按照CH/Z 3004-2010《低空数字航空摄影测量外业规范》的相关要求，布设航摄像控点，并采用RTK差分定位的形式，采集像控点平面与高程三维数据。利用附近区域谷歌影像为底图，设定航摄区域角点坐标、并按照航向、旁向重叠度指标要求，布设飞行航线，为保证三度重叠，实际工程中往往在城市测绘区域横纵方向交叉布设；影像编辑、建模与外业调绘。利用无人机采集的航摄影像，导入内业立体测图软件，可完成影像的自动匹配与拼接建模，快速构建三维模型，同时可根据预先布设的像控点外业数据与影像坐标，完成影像配准与外定向，内业绘制相关的底物轮廓、道路边线等DLG线划数据信息，并经野外调绘的形式，标注地物类别、建筑结构等相关属性。外业航摄完成后，采用专业航摄软件，生产DEM数字高程模型，并确保其精度与数字线划图数据相匹配，导入正射影像模块，嵌入DLG线划图，完成DOM正射影像的制作，并从色调、亮度与反差方面重点调整。
现有某城市规划区域，为满足快速测量的数据要求，其作业过程中采用无人机航拍，相对航拍高度为470米，实际成图比例为1:1000，勘测区共计布设航线18条，本次的航拍测量采用了GPS技术进行标准的精度测量，总共收集到了3个已知点，布设12个像控点。在野外进行调绘是一般采取综合判读的调绘法，先在室内进行判读调绘，然后再到野外定性、调查和检核，最后在室内进行整体描绘，为了能够对外业现场进行核实，需要制作以正射影像图为标准，将影像打印出来，图片上需要标出明显的地标建筑，调绘的内容包括地理名称、土质、植被、地貌、管线、交通信号以及居民地的设备等，并生产正射影像DOM；对立体模型中的数据采集，可以通过空三的成果恢复立体模型，对地标建筑物的采集按照编码进行分成，采集区域内要保证居民的和独立的地标建筑较少，要考虑到道路和地貌的因素；作业平台的符号库、线型和比例尺的设置，将采集到的图形转化为CAD的数据，然后再将栅格DOM转化成矢量DLG文件的形式，并通过调绘片检测地标建筑物的遗漏，达到修补测地形图的要求。将数据对比残差，表格如下：
表1 城市测绘区部分检核点残差统计
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城市地形图测绘中采用无人机低空航摄技术既能降低测绘成本，又能达到快速完成信息收集的效果，同时相对于地形平坦地区而言，复杂山区的地形测绘工作，由于交通不便，采用无人机低空航摄的手段，提高外业测绘的资源配置水平。
4 结语
在现代城市测绘中，引入无人机航空摄影测量手段采集地物地貌影像数据，内业加工生产数字线划图，有利于降低测绘工作成本，提升数据生产的效率与质量，本文以无人机低空航摄在城市测绘中的应用为例，探究其数字地形图DLG生产工艺与精度分析，为类似工程提供参考依据，提升现代数字化地形图生产的技术水平。
参考文献
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作者简介：张国昌（1975.11-），男，汉族，山东省滨州市滨城区人，大学学历，工程师。现就职于滨州市国土资源局，主要从事土地利用规划、勘测定界测绘相关的管理与研究工作。
论文作者:张国昌
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/10
标签：无人机论文; 低空论文; 数据论文; 数字论文; 测量论文; 影像论文; 地形图论文; 《建筑学研究前沿》2018年第24期论文;