摘要：近年来，经济的发展，促进我国科技水平的提升。我国科技水平高速发展，各部门对地形图的需求日益增大，地形测量的常规方法一般是应用全站仪结合GPS进行全野外数字作业，该种方式投入成本高、效率低;如果采用载人大飞机航测的方式，空域申请手续非常繁琐，实施起来风险比较大，优势也不够明显。无人机航空摄影测量技术的出现正好弥补了两者的不足之处，其具有响应速度快、勘测成本低、外业工作量小、成图精度高等优势，在中小区域地形测量中发挥着越来越重要的作用。本文就无人机航空摄影测量技术在地形测量中的应用与实践展开探讨。
关键词：无人机；航空摄影测量；地形测量；空中三角测量
引言
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。
1无人机航测技术概述
1.1无人机航空摄影测量技术原理
无人机UAV(unmannedaerialvehicle)航测系统集成了遥控遥测技术、高空拍摄、视频影像传输及处理的一种崭新的应用技术，它是由无人机(航拍设备、机载雷达、红外传感器)、地面控制站(飞行控制软件、航线设计软件)以及数据处理系统(机载处理系统、地面处理系统)构成，如图1所示。无人机航测系统的原理是以无人机作为飞行平台，搭载专业数字航测设备进行拍摄和记录，以获取高精度和高分辨率航空影像为应用目标，再通过数据处理系统进行影像数据的后期加工，制作符合国家标准的1∶1000、1∶2000、1∶5000等各种比例尺的地图产品。
图1 无人机航测系统
1.2无人机航测技术流程
无人机航测作业主要包括航测技术设计、航空摄影、像片控制测量、全数字空中三角测量、数据采集、外业调绘、成果质量检查验收几个步骤。
2应用实例
2.1工程概况
受某项目委托，某公司承担了某地区1∶2000现状地形图的修测工作。该测区位于重庆市东部巫山山脉内，测区面积16．5km2，平均海拔1676m，最低海拔为长江水面73．1m，最高海拔为界梁山主峰阴条岭2796.8m。该测区山高谷深，沟壑纵横，考虑到使用常规全野外测绘方法十分困难，本项目决定采用无人机航测的方案。
2.2无人机航空摄影
综合考虑空域情况、摄区面积以及气候条件等因素，本项目采用华测P700E型无人机，该无人机具有续航时间长、精度高等特点，搭载SonyＲX13000万像素相机，镜头焦距为35mm，利用自带专业航线设计软件制定测区飞行计划，本次任务共分4个架次进行航摄，飞行高度约500m，共计飞行6条航线，飞行时间为2．5h，实际航飞面积约6．2km2，一共获取365张航空影像，经检查所摄影像均无云影遮挡，色彩均匀清晰，反差适中且色调正常，满足设计要求。
2.3像片控制测量
采用区域网布设像控点，按地形条件和飞行架次将全测区划分成若干网区，在2条及2条以上平行航线处布设平高控制点，每对像控点分布在标准点位处，且相距不超过4条基线。经搜资测区内已建有四等GPS控制网，采用CORS网络RTK进行像控点联测，为保证加密控制点的质量，且考虑到该测区地形比较复杂，同时测定高程控制点的平面坐标。
2.4全数字空中三角测量
本次空中三角测量采用华测公司的航测数据处理系统Pix4Dmapper，该系统无需人工干预，即可全自动完成包括内定向、相对定向、加密点选取和转点、区域网构建、模型连接以及加密点成果整理等步骤，是目前市场上集快速、全自动、高精度为一体的光束法区域网平差软件包，Pix4Dmapper系统完全基于影像的内容，自动空三计算原始影像的参数和真实位置，并利用其独特的区域网平差优化技术，最终得到空中三角测量成果。
2.5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。
2.6空三加密计算
本次空三加密计算采用华测公司的航测数据处理系统Pix4Dmapper，空三加密包括双拼虚拟影像区域网平差和单像机影像区域网平差。
2.7外业调绘
将内业数据采集的DLG线划图和DOM影像图进行套合，并按一定的比例打印成纸质图，对照纸质图进行外业调绘，补测内业数据采集遗漏或不可见的地物地貌，注记属性信息、进行屋檐改正和补测高程点等，最后利用CASS7．0成图软件编辑整饰成最终产品。
2.8精度检查
利用CORS网络RTK野外实测的方法检测DLG图的精度，测量得出平面位置最大中误差为23cm，高程最大中误差为49cm，满足《1∶5001∶10001∶2000地形图航空摄影规范》(GB6962—2005)的要求，同时通过与实地地物特性现场测量核对可知，本项目地形图成果图面内容表达清晰，地物地貌取舍合理，且测量资料齐全、控制布设合理、成果准确可靠，各项指标均符合规范要求。
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。
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论文作者:谢佑启
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
标签：无人机论文; 测量论文; 数字论文; 航空论文; 技术论文; 影像论文; 地形论文; 《基层建设》2019年第12期论文;