摘要：无人机技术是在电子遥控、信息远程交流等技术上通过融合与创新发展而来的一项新型人为替代技术，其以自身的简便性、高效性在诸多行业领域获得了广泛的应用，逐步发展成了一种技术潮流。文章对运用于地形图测绘的无人机技术进行探讨，阐述该技术的含义与优缺点，并通过案例分析阐述了其运用要点，探析了该技术的运用价值，对从业者具有一定借鉴价值。
关键词：地形图测绘；无人机技术；意义及前景分析
1无人机测绘技术
1.1无人机测绘技术简介
无人驾驶移动机械(UAV)原指军方专用的使用无线电遥控设备进行操控的机械飞机，随着机械技术的发展，无人机的概念范围进一步扩大，可以通过遥控设备来实现移动操控的机械均可以泛称为无人机。无人机通过在无人机上搭载信号接收装置、信号发射装置以及图像接收装置，即可以实现以无人机为载体的信号收集工作，成为目前信息收集工作的主流工作模式。无人机技术在地形图测绘中的应用即为无人机测绘技术。
1.2无人机测绘系统组成
无人机测绘系统主要包括无人飞行机器工作版块、图像资料收集版块、地面飞行行为控制版块以及信号传输版块。其中，无人飞行机器工作版块包括飞行机器的基本架构、飞行机器的电力能源供给装置、电力能源调节装置以及飞行关键桨翼，在实际的地形图测绘工作中，还要搭配辅助电子遥控装置以及电能组。
1.3无人机测绘工作流程
无人机地形图测绘技术普遍采用“内先外后”的工作模式，首先对待测绘区域的简要情况与已有数据进行收集整理，之后依照测绘工程的具体要求来进行飞行参数的设置。在环境条件满足无人机的飞行要求时进行飞行数据收集工作，并对飞行的效果水平进行考察。在完成必要的数据收集之后，要将数据的图像参数导致电子计算机的处理软件中，对图像进行包括变异差值修订、Wallis变换等在内的预先处理，运用摄影装置自带的矫正检验版块对图像位点的坐标位置进行更正，利用专业的数据处理运算软件进行3D模型的构建，并依托于数据摄影工作站点实现大比例地形图的绘制工作。
1.4无人机测绘技术的特点与优势分析
首先，目前流行的地形图测绘专用无人机可以实现云层下、水平地面1000米的飞行工作，由此可以弥补传统航空地形图测绘技术在云层高空飞行限制所引起的受天气干扰以及云层视线遮掩而无法准确获取图像资料的缺陷。随着电子信息传输技术与机械制造及时的发展，无人机的飞行控制可以通过地理形态预设与显著特别地理建筑物的导航系统来实现地理标志物多方位、多角度的地理形态图像信息数据，为3D造影提供充足的数据支持。该技术相比较于其他技术掌握起来更加容易，所使用的仪器设备的维修保养也更为简便。
1.5无人机测绘技术的缺点
无人机因其设备的体积小、重量轻，因而在地形图的测绘工作中容易受到外界干扰，其安全性对于地形图测绘的工作开展的顺利性具有重要意义。此外，地形图测绘用无人机由于重量承受的限制，所加载的图像收集装置多为非专业测量性，相比较于传统航空地形图测绘所加载的专业性图像收集装置镜头的变异性较大，容易导致观测点、投影中点以及成像点三点之间的不共线现象。
2实例研究
2016年7月无人机系统对某实验区高速公路带状地形图进行测绘，在大比例尺带状地形图测绘过程中对该技术测绘的能力、特性进行探讨。实验区地势平坦、交通便利，旁边存在尚未通车的公路以及工地，无人机起降不受阻碍。
2.1平台参数
无人机的翼展为2.5m，机身高度为0.58m，空重为10kg，最大荷载为6kg，机长为2.05m，起飞重量为18kg，升限为5000m，最大升率为15m/s，最大航程为280km，巡航速度110km/h，抗风能力5级，续航时间2h。
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2.2传感器参数
本研究采用宾得645D相机，该相机为中画幅级别数码相机，其影像处理器为PRIMEⅡ，有效像素4000万，最大像素数为4010万，图像分辨率为7564×5440，传感器类型为CCD，其尺寸为44mm×33mm。
2.3航线设计
地面分辨率设计为14cm，摄影比例尺为1︰2000，结合测区形状与范围进行区域网航空摄影，曝光方法为GPS飞控管理系统定点曝光，设计航线共4条，航片159张，旁向重叠30%，航向重叠65%，其旋偏角在8°以下，平均基高比0.24，最大绝对航高744m。航线示意图。
2.4像控点布设
平行航线数量为2条及以上的，采用区域网布点法完成平高控制点的布设，于标准点位处完成控制点的布设，确保临近4条基线中存在一对（或以像控点。当区域网不规则时，取凹凸角进行平高点的增补。出于便于对无人机航测精度进行考察的考虑，将48个外业观测平高像控点较为密集地分布于测区中。
2.5空中三角测量
（1）数据准备。完成测区的建立，将相关控制点数据与影像数据等导入；完成相机的内定向，采用影像栅格坐标系统进行量算；对航线偏移量予以确定，采用人工量测的方式，将相邻航线之间的数个同名点予以测量，完成临近航线之间连接关系的建立。（2）自动转点。数据准备完毕后，无人监督下计算机自动完成转点，耗时较长。（3）测量加密。编辑连接点并进行平差处理，量测控制点并，量测完毕后进行加密，于标准点位附近完成加点；加点完毕后开始进行平差计算，删除或编辑粗差像点；不断执行平差计算与删除或编辑粗差像点直至数据合格，合格后将其输出。
2.6收集并整理数据
航拍完毕后，对获取的原始影像数据予以收集整理，详细对比后选取具有较高准确性的原始影像。对航拍数据进行处理的过程中，采用专业影像处理软件加工处理航拍所得原始影像，对各控制点的图像片段与坐标进行有效拼接，控制比例为1︰2000。于软件内进行地形图的立体采集，按照上述比例绘制成图。
2.7成图
采用航天远景MAPMatrix软件进行内业成图，该软件能自动组合影像重叠度于外方位元素，确保交会角处于最佳状态，具有操作便捷的优势，因此能确保成图效率与质量。对航测原始数据进行重新采样并完成核线影像的生成，系统根据输入的数据对三维离散点进行自动匹配，从而得到DSM，滤波后得到DEM。测区内存在植被，会对精度造成一定影响，因此对DEM进行人工编辑，以对其颜色进行处理，得到DOM成果。DOM与DEM配合完成最主要的地形测绘工作，以测绘结果为依据，完成1︰2000地形图的绘制。
2.8成图精度
采用RTK技术对测量点外业坐标进行测量，发现成图高程误差为0.645m，点位误差为0.7684m，与1︰2000地形图的精度要求相符合。
3结语
无人机技术是当前地形图测绘的重要技术之一，该技术也将在未来地形图测绘中占据重要地位。将该技术运用于大比例尺地形图测绘工作中，能为测绘效率提供保证，还能确保测绘成果的质量，因此其发展前景广阔。
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论文作者:尹强 刘兴栋
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第09期
论文发表时间:2019/7/23
标签：无人机论文; 地形图论文; 技术论文; 数据论文; 工作论文; 比例尺论文; 图像论文; 《城镇建设》2019年第09期论文;