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摘要：无人机航测因其机动性较好、拍摄的效率高的特点，被广泛应用于工程测绘的相关领域，特别是在地形较为复杂的区域。本文从无人机航测概述入手，着手分析无人机航测在大比例尺地形与线路带状地形测绘中的发展现状和作业流程，并对无人机航摄成图的高程与平面精度要求进行阐述，提升无人机低空航摄技术在工程测绘领域的发展，推动工程测量的作业效率与成果质量。
关键词：低空航摄；无人机；地形测绘；工程测量
传统工程测量中所采用的数据采集方法，包含GNSS RTK、全站仪数字采集和传统的航空测绘法。其中，GNSS RTK测绘法和全站仪测绘法所需的人力物力都比较多，且测量难度上也比较大，对一些建筑密集的地带无法精确测量。而传统的航空测量受到天气的影响较大，并且成本费用高、拍摄周期长等缺陷限制了其发展。而通过无人机航测能够有效的提高测量的精准度，进而缩短了测量所用的时间，有效的节省了人力物力的投入，有利于实现基础地理信息资源的快速更新、推动工程测量的数字化进程。
1 无人机航摄系统
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。同时，飞行平台结合GNSS导航与IMU定姿模块，搭载高分辨率数字相机，拍摄地面地貌影像，并由计算机内业进行航片数据处理，形成快速生产低空高分影像的无人机航摄系统。与传统载人飞行器航摄而言，显示出生产效率高、飞行成本低等优点。
从系统构成分析，无人机低空航摄系统集成GNSS、无线通讯和计算机信息处理等相关技术，由多旋翼/固定翼无人机、GNSS定位、高分传感器与内业数据处理等4部分构成，相对于传统测绘而言，无人机航摄地理信息数据更新速度高，由于无人机航摄方式多为低空飞行，对气象因素要求较低、空域限制较少，数据采集的实时性较高；航摄成果分辨率好，航摄时利用无人机可携带CCD高分数码相机或多光谱传感器，为多类比例尺地形图数据采集提供相关数据；自动化操作经济性强，无人机低空航摄采用GNSS定位，后期软件自动拼接航摄影像，系统维护与运营成本较低、实时影像处理较为便捷，相对于传统测绘而言，无需耗费大量人力与设备投入。
2 外业航摄作业流程
与无人机航摄技术分析，常规数字线划地形图的测绘更新，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 无人机航摄在工程测量中的应用
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，实际工程中往往在矿区拟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。其平面与高程精度如表1所示：
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。
4 结语
伴随3S（GNSS/RS/GIS）、数码相机、数字通讯、自动控制与计算机等技术的发展，无人机的航摄技术迅猛提升，可有效地补充航测遥感领域，随着无人机航拍技术的需求不断扩大，在各个领域中都可以应用无人机航拍技术，例如：矿产开发、森林管理、生态保护、环境治理、工程测绘、数字农业、网线铺设、城市交通、灾害评估与预测、突发事件的实时监控、城市规划、土地面积管理、国土资源调查、数字城市等生产建设与工程测量领域，具有较为重要的实际价值。
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作者简介：
周奎（1988-），男，汉族，四川内江人，大学本科学历，助理工程师。现从事工程测量、管线测量等相关的研究与管理工作。
论文作者:周奎
论文发表刊物:《基层建设》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/11
标签：无人机论文; 测量论文; 低空论文; 地形论文; 工程论文; 影像论文; 数字论文; 《基层建设》2017年第26期论文;