摘要：伴随新型传感器和摄影测量平台的不断发展，无人机数字航摄技术以其机动灵活、经济、便捷等显著特点，成为了传统航空摄影测量手段的有力补充，在突发灾害应急数据获取及小范围快速成图方面显示出了无人机航摄系统独特的优势，得到了遥感和摄影测量等领域的广泛关注。本文以某带状地形测绘工程为例，探究无人机在大比例尺地形图测绘中的应用流程与精度指标，为类似工程提供参考经验。
关键词：无人机航摄；大比例尺地形图；精度分析
无人机飞行平台搭载小型非量测数码相组成的无人机摄影测量系统，不仅提供了新的影像数据获取方式，而且改善了测绘工作者的工作方式和环境。与此同时，使用无人机进行低空测绘不单单在政府部门所应用，且在国内诸多企业中也开始以无人机进行航拍作业，如进行工程测绘、地平面勘测等。本文拟以某带状地形测绘工程为例，探究其在大比例尺地形图测绘中的工艺流程与精度指标，以推动无人机在测绘领域的生产应用。
1.无人机航摄系统的构成要素
无人机航摄系统，即以无人机为载体的航空摄影测量体系，其主要包含飞行平台、飞控系统以及人物设备、数据传输系统以及地面保障设备等几方面。在飞控系统应用则是以飞机导航和控制系统组成，其中有飞控板、GPS接收机、转速传感器、气压传感器、空速传感器以及惯性导航系统等构成；而发射回收系统以无人机发射系统与回收系统所构成；以软硬件所组成的数码相机控制系统是对数码相机设备进行的控制和管理作用；地面监控系统中由地面供电系统、监控计算机、电台以及监控软件等组成。
无人机航摄影像具有如下特点：（1）直观形象。数字影像能够直观形象的反映地物属性、地貌起伏形态；（2）信息量与数学属性显著。数字影像不存在空白区域，可以解译出大量的信息，像素单元用坐标值来表示，而由像素组成的整幅数字影像就可以通过数学矩阵来表示；（3）现势性强。航摄数字影像获取速度快、易存储、成图周期短、容易更新，客观反映地形地物现状特征。
2.无人机航摄测绘作业流程
从技术流程分析，无人机航摄制图，通常需经过航线规划与外业航拍、像片控制测量、内业测图、外业调绘与清绘编辑等环节。其中航线规划与外业航拍，是指根据航摄任务的的实际情况和具体要求，计算出无人机航摄系统的飞行参数，如并将其导入到航线设计软件，设置航线条数、基线长度的信息；然后天气环境等因素适宜下，使用无人机飞行平台搭载数码相机对测区进行航空拍摄，并获取摄区影像，部分高差较大测区可采取分区测绘的形式开展。
像控点的测绘，可按区域网布设，采用、静态或测距导线测定像控点平面坐标，采用曲面拟合或图根水准测定像控点高程；然后在全数字摄影测量工作站上进行内业地形要素数据釆集；通过航摄影像与内业成图绘制的底图，利用外业调绘和补测时，标注好与附近相关地物的距离尺寸；清绘编辑主要环节为：①将调绘的各类属性和地理名称上图。②导入采集的补测、新增、遗漏地物。③进行房檐改正并修改外业发现的采集错误。④按照图式要求对图形关系进行编辑、处理并配置符号；⑤对图幅进行整饰并接边。
3.无人机航在大比例尺地形测绘中的应用研究
现有某作业区属暖温带半湿润季风气候区，具有大陆性气候特征。夏热多雨，冬寒干燥，春旱多风，秋旱少雨，冷暖和旱涝较为突出。限于工期时间因素，需利用无人机航摄开展1:2000大比例尺地形测绘。工程中从Google地图下载测区影像资料作为了本测区的踏勘、D级GPS控制网及四等水准网设计、选点和生产调度用图。
测区采用数字航摄区域网布设像控点，像片控制点均为平高控制点，优先在区域网凸角和凹角转折处布设平高点，内部均匀布设，航带间隔3条基线，旁向间隔4～6 条航线布设平高点。根据测区的轮廓形状和以上的布设原则，并考虑备用点，对测区一共布设124个平高点，选取28个平高点进行空三加密，5个备用点作为检查点。
像控点选在地形相对平坦处；无障碍物和遮挡物（天顶距不小于45°角）；远离强电磁辐射源；交通方便，易于到达的地方。采用网络RTK技术，利用南方S82 GPS接收机测定像控点的空间位置。RTK测量只使用固定解，未使用浮点解或导航解；首次观测完成后，重新初始化复测1次，第2次观测成果与第1次观测坐标值各分量的差值未超过4cm，取两次观测成果的平均值作为最终成果。
空三软件解算时，经过相对定向、公共点连接等工作，构建空中三角网，并导入外业实测的像控点成果，经过严密的数学模型进行区域网整体平差，获得了新沭河和邳苍分洪道测区优化后的外方位元素和加密点成果。依据立体测图成果、外业调绘成果、外业补测成果的要素数据成果利用南方CASS 7.0软件对图形进行编辑。数据编辑时，对地形地貌等要素进行综合取舍制图，绘制控制点、居民地、道路、地貌与土质等要素内容。经检验，部分点位残差统计如下：
测区检查点残差统计
4.结束语
通过无人机航摄技术对地形地貌特征进行测绘，能够满足行业中对测绘任务的需求。不但所花费的成本更少，且在成图周期上更短，对降低生产成本以及效率方面起到积极作用。通过无人机航测的测绘技术提升了大比例尺地形测绘的速度和精准度，为测绘地形图提供更加精确详细的测绘数据，节省了人力物力资源，减少了工程的开支，满足了对地形基础数据的资料要求，并为相关工程建设提供了较为详实、可靠的大比例尺数字线划图快速生产解决方案。
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作者简介：孙珊（1987.8- ），陕西咸阳人，身份证号：610430198708255843，毕业于天津石油职业技术学院，现为公司技术人员，主要从事航空摄影测量 1234数据分析与内业处理等相关的研究与工作。
论文作者:孙珊
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/11/29
标签：无人机论文; 地形论文; 比例尺论文; 测量论文; 系统论文; 成果论文; 地形图论文; 《基层建设》2017年第24期论文;