摘要：无人机摄影测量系统传感器使用非量测相机，成本低，应用灵活，不需要专用机场，且相机质量和体积优势明显应用广泛，成为无人机搭载相机的首选。数码相机航测像片可存在内存卡，也可以联机计算机，实现像片同步。目前普通数码相机完全能够满足大比例尺航测成图所需摄影像素，是当前最常用的航测工作方式。但其缺点也很明显如飞行高度较低，更为突出的矛盾是立体交会精度和相对的立体覆盖面积，导致其作业效率有待提高，所以该方法更多地应用于线路工程测量，且目前还没有完善的作业规范。
关键词：无人机航测技术；地形图；测绘
1无人机航测技术的特点及主要功能
1.1无人机航测的特点
无人机航测主要对低空领域进行运作，是我国在地形图测绘中重要的手段之一。在进行地形图测绘工作中，利用无人机测图技术已经可以满足我国在地图测绘中大部分要求。无人机技术航测时，主要是在低空领域工作中，利用数字传感器等技术进行信息采集。其中无人机航测的特点有很多，如可以用于开发软件系统、工作中机身灵活、小巧以及不需要跑道等。因此在地形图测绘中，利用无人机技术可以使收集的信息更快并且准确。但是在使用无人机航测系统中，对气象有较高的要求，通常情况下多风以及雾霾天气不便于进行无人机操作。除此之外，无人机航测技术现阶段在硬件技术方面还存在一些不足，需要在不断实践中加强。
1.2无人机航测系统的主要功能
在利用无人机技术进行地形图测绘中，无人机航测系统可以在计划的时间内完成任务。无人机航测系统主要可以分为三个方面，并且每个功能都对地形图测绘有所帮助。其中空中控制系统主要是指无人机飞行平台，由通讯设备与摄影设备组成，该功能主要具有飞行平稳的特点，并且可以准确通过GPS系统收集相关的地理信息。除此之外，空中控制系统还具有控制无人机自主飞行的功能。无人机航测系统不仅具空中控制系统，地面控制系统以及数据整理系统也在无人机航测中发挥很大作用。
2基于无人机技术的地形图测绘中的比例问题
2.1无人机航测服务主要流程
在利用无人机技术进行地形图测绘中，具体流程比较复杂。首先在进行地形图测绘中要将所需地图的区域确定，例如要求航拍区域为矩形四角86坐标，在确定区域后要对所确定区域进行现场勘查，其中包括无人机飞行空域等。之后对此次地形图测绘进行航线策划，有利于在无人机航测中减少不必要的时间。之后利用数码摄像等对无人机进行任务载荷设定，在保证周围环境确定无人机安全后执行飞行。最后经过对无人机收集数据以及图像的质量进行后期制作。
2.2大比例地形图制作主要流程
在利用无人机航测系统进行地形图测绘中，大比例地形图的影响制作较复杂且有一定困难。通常在制作大比例地形图中，要利用POS数据，使无人机在航测中自动将收集数据储存到控制检测系统中，通过建立的拓扑关系网与POS数据进行连接点收集。大比例地形图的制作要利用大平差点并且使用快速的平差算法对无人机航测中所形成的粗差点进行完全剔除。之后在通过控制点将空中三角测量的计算在确定准确后从而获取外方位元素。在大比例地形图测绘中最后利用控制点所形成的数据生成DEM，从而完成DOM的生产。
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3 空中三角测量
航测时使用普通数码相机较之两侧相机没有提供准确的内方位元素，精度不够，具有拍摄结果不规范，像控条件多变以及误差处理复杂等特点，成像几何质量差且受飞行状态及环境干扰，航测成像质量较差，必须经过光束法区域网空中三角测量方式处理，提高影像质量。光束法区域网平差共线方程用中心投影，单张相片光束为平差单元，区域涵盖整个控制点坐标系，模型之间通过平移旋转光束使共线方程最佳交会，确定像片外方位元素和加密点坐标。系统性误差可通过自检校光束法自动抵偿提高平差质量，与传统航测光束法区域网平差主要由航线构造、控制点及附加参数决定相比，无人机影像平差的结果主要由影像质量、清晰度决定。因此，本实验先对影像进行了畸变纠正再进行区域网平差。用VirtuoZoATT平差软件进行，流程如下：1）数据准备数据准备包括4部分内容：首先建立测区，导入相关影像数据和控制点数据等；其次自动定向，普通数码影像不需要内定向，量算采用影像栅格坐标系统；再次确定航线偏移量，在相邻航线间人工量测数个同名点即航线偏移点，进而建立相邻航线连接关系。2）自动转点转点在数据准备工作完成后，计算机在无人监督状态下自动进行，其耗时较长。3）空中三角测量加密对连接点进行编辑并平差处理，是空中三角测量加密的主要内容，具体分为4个步骤：第1步对控制点进行量测；第2步加密控制点，主要在标准点位处加点；第3步进行平差计算；第4步对粗差像点进行编辑或删除处理，其中第3、4步要反复进行，数据合格后输出实验结果。
4立体模型数据采集
平面精度均匀且理想，但高程精度理论估值为1.69σ0，实际实验结果相差甚远，表明普通数码相机的构像畸变残差影响较大，高程控制点布设采用量测相机基线跨度作业也无法消除普通数码影像系统误差对高程观测的影响。所以在该区域我们采用五镜头倾斜航空摄影测量方法进行实验，采用SWDC-5相机，倾角45°，下视相机和侧视相机焦距分别是50mm，80mm；飞行高度200m，旁向重叠度与航向重叠度分别为70%，60%；下视相机垂直摄影地面分辨率为0.06m，侧视相机远、近地点和中心点分辨率分别为0.06m，0.04m，0.03m；为保证数据精度裁切影像保留分辨率小于6cm的区域，同时保证裁切后的有效影像区域能够覆盖整个测区，采用Bentley生产的ContextCaptureCenter软件，三维测量的基础上自动构建三维模型具体流程为：导入影像→控制点刺点→增加连接点→空中三角测量→三维模型构建。1）作业员通过立体模型采集的边界清晰，形态良好的建筑数据点的坐标数据精度与空三加密控制点坐标精度相当，可忽略观测误差，用作评价空中三角测量成果质量的独立检查点。2）1：2000地形图测绘要求图上地物点点位中误差在城市建筑区和平地丘陵地为±0.5mm对应实地±1m，在山地、高山地和设站施测困难的旧街坊内部图上为±0.75mm，对应实地±1.5m。本实验依据《1：500-1：2000地形图航空摄影测量规范》采用非量测相机航测1：2000地形图，平面精度见表4，满足规范要求，高程中误差根据地形情况不同要求中误差在0.16～1.3m之间，表4的实验检验结果显示误差太大，不满足精度要求，说明在构像质量上普通数码相机与量测用数码相机仍有明显差异。3）普通数码相机航测立体投影采用常规基高比，高程中误差超限，较之单台相机航测双拼或四拼机组更实用。
5结论
无人机技术主要用于获取空间数据，并且随着时代的发展，在地形图测绘中采用该技术不仅可以节约成本，也可以达到快速完成信息收集的效果。利用无人机技术进行地形图测绘研究中，首先要选择地形广泛的地区，这样才能发挥出无人机航测技术的最大作用。除此之外，在高危地区进行探测也要利用无人机技术，无人机技术的应用越发广泛。
参考文献：
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[4]韩立钦.无人机航测技术在大比例尺地形图更新中的应用[J].矿山测量，2016（01）：64-66.
论文作者:吕国辉
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/13
标签：无人机论文; 地形图论文; 技术论文; 数据论文; 测量论文; 误差论文; 区域论文; 《基层建设》2018年第36期论文;