无人机航空摄影测量在小区域测绘中的应用研究

段隆辉

（佛山市高明区不动产登记中心，广东 佛山528000）

在现代测绘建设工程中，地形图测绘技术是必不可少的一个工作任务项目。在具体开展地形图测绘作业的过程中，对测绘数据精准性要求要对较高。尤其是随着无人机科技的进步，无人机航空摄影测量技术，以其成本低、效率高、操作灵活、且测绘数据精准的优点，实现了广泛的应用。

1 无人机航空摄影测量技术的相关概述

无人机航空测量技术是一种新型的地形图测绘技术，该测绘技术主要是以无人机作为飞行平台，并且以高分辨率的数码相机作为传感器（见图1），在测绘的过程中，应当充分利用3S技术开展测绘工作（遥感技术、地理信息系统和全球定位系统的统称)。3S技术是一种现代信息技术，主要是将空间技术、遥感器技术、卫星定位技术、导航技术和计算机、通讯技术相互结合起来，以对空间信息进行采集、处理、管理、分析、传播和应用，从而获得精准的航测遥感数据。

图1 无人机航测系统组成

与传统的测绘技术不同，无人机航空测量技术在应用的过程中，具有成本低、灵活机动、结构简单等优势，并且在众多的领域都得到了广泛的应用，满足了测绘工程的相关要求。无人机航空测量技术之所以能够实现广泛的应用，主要依赖于其独特的测量特点。具体来说，主要有以下四个：

特点一：准确度较高。无人机航空测量技术中，无人机的飞行高度较低，一般在50～1 000 m之间，属于近景航空测量。在具体测量的过程中，其测量的精度范围通常在0.1～0.5m之间，其测绘的精准度比较高，能够为测绘工程提供精准的测量数据和信息，满足测绘工程的需求。

特点二：机动灵活性较强。在利用无人机航空测量技术的时候，机动和灵活性较强，具有较强的适应能力，在具体使用的过程中，极容易达到人力所无法达到的地方，进行测绘工作，以收集到相关的信息；另一方面，无人机航空测量中，对地形、天气环境要求相对比较低，无论是地形多么复杂、天气环境多么恶劣，都能在低空飞行的过程中，直接获取地形的相关影响和信息，不会影响作业[1]。此外，在无人机航空摄影测量的过程中，即便是在作业的过程中，设备出现一定的故障，也不会出现人员伤亡的现象，具有极高的安全性。

特点三：作业效率高。与传统的人工测量技术不同，无人机航空摄影测量技术，主要是利用无人机做载体，并且在无人机上搭载彩色数码设备，以对地表影像进行快速的获取，并利用相关的科技，将所采集到的影响转化为三维可视化的数据信息。之后，利用网络技术，将信息传递给工作现场。在实际应用中，这一过程时间非常短，效果相对较高。

特点四：成本低、操作简单。该测绘技术应用的过程中，应用范围广，使用成本较低、耗费较低，并且系统的维修和保养比较简单，其性价比较高。另外，无人机测量技术操作相对比较简单，只需要对操作员进行短期的培训即可。

2 无人机航空摄影测量技术应用案例

无人机航空摄影测量技术作为一种新型的测量技术，在具体测量的过程中，利用无人机挂载数码设备，在小区域测绘、大比例尺地形图的制作、城市规划的建设中，都实现了广泛的应用。在本次研究的过程中，笔者以C市二级公路测绘作为案例，对其进行了详细的研究。

在C市全长约为95 km带状地形测量中，其地势平坦，道路顺利平缓，路面为沥青混凝土结构。为了满足C市城市发展的要求，需要选择走廊带绕行过境。因此，必须要在施工之前，按照1∶2 000的比例，利用无人机航空摄影测量技术，对C市的带状地形图进行测量。在具体使用无人机航空摄影测量技术的过程中，必须要参考我国所制定的相关标准，如《城市测量规范》、《地形图图式》、《全球定位系统城市测量技术规程》等，同时对测绘产品的质量验收规范，以及测绘产品质量评定的标准进行有效的落实。之后根据C市二级公路的实际需求，将测图的比例设置为1∶2 000，并设定一定的高程，以开始进行无人机航空摄影测量工作。

3 无人机航空摄影测量技术的具体应用分析

在具体利用无人机航空摄影测量技术时，主要包括两个部分，即航空摄影数据的采集和内业数据处理流程。

3.1 航空摄影数据的采集

在利用无人机航空摄影技术进行航空数据采集的过程中，要做到四点：

（1）设置无人机系统

在C市二级公路工程的无人机航空测绘过程中，选择无人机为大疆PHANTOM 4 ADVANCED旋翼无人机，无人机上的数码设备分别为1英寸的CMOS数码照相机，其像素为2000万，镜头为8.8mm的定焦镜头，符合无人机低空航空测绘的相关规定。并使得在具体的测绘过程中，保持摄影具有较高的清晰度。并且根据测量当天的天气晴朗的状况，对数码设备的相关参数进行设定，使其感光度为200，以免在摄影的过程中产生较多的噪点；光圈值为8，以有效保证摄影测绘过程中的最佳画质；快门速度为1/500 s，以有效避免在在拍摄的过程中，因无人机抖动而造成画质模糊的现象。

（2）布设像控点

在具体的测绘过程中，根据《低空数字航空摄影测量作业规范》中的相关规定，对像控点进行科学的布设，以有效保证摄影测绘目标清晰、利于刺点[2]。在C市二级公路工程的测绘过程中，根据测绘1∶2 000的比例要求，以道路的拐点、交汇点进行像控点布设，并在此基础上利用RTK进行测量。在本次测绘过程中，一共设置了10个平高点，并且为了确保测绘的精准度，分别在测绘区的周边、中间布设了4个和2个像控点。

（3）区域网布设与航线规划

在具体航测过程中，根据C市二级公路工程1∶2 000的比例尺、地面分辨率、测区地形等因素，进行综合考虑，并规划出无人机航空摄影测绘的区域网布设与航线。在具体规划设计的过程中，使其呈方形或矩形，并且保证航向覆盖超出实际所拍范围的2条基线之外的范围之内。

（4）采集航空摄影数据

由于在本次航测过程中，所选择的天气晴朗无云，风力较小，因此在具体的航测过程中，进行了20 min的拍摄，并且保证在拍摄过程中，使得无人机上的数码相机保持正射视角、东西南北45°视角处各设置一个架次。一共设置5个架次，并且保持无人机保持150 m的航高，进行数据的采集[3]。

3.2 内业数据处理流程

将无人机航空摄影所采集的所有信息数据、影像等信息资料，充分运用先进的网络数据，对其进行处理。在处理的过程中，要遵循一定的处理流程（见图2）进行。

图2 无人机航空摄影信息数据处理流程图

在具体处理的过程中，先将所采集的所有信息数据进行导入，并且在具体导入的过程中，鉴于本次采集过程中，所获取的影像、数据信息较多，可将整个区域的数据信息进行划分，使之变成5个子集，之后再进行数据处理。如此一来，就在很大程度上大大加快了数据的处理速度；数据导出之后，利用手动的方式在工作区内添加相片的控制点，之后软件会自动对照片上的信息进行读取，并计算出相片的姿态，自动寻找影像件的同名点、自动对照片进行匹配，以实现对所采集数据的优化排列。之后，在此基础上，对所优化的排列的数据信息进行深度重建，并生成点云、网络和纹理。并且软件会根据之前所设置的参数，生成相应的密度的点云，并且根据选择疏点云、密集点云以生成不规则的三角网，从而进行纹理的映射；最后，将所生成的纹理三维模型用软件进行导出，还可以采用多视图像三维重建技术等，自动完成正摄像的纠正和拼接[4]。

4 结束语

综上所述，无人机航空摄影测量技术是一种新型的测绘技术，在具体的应用过程中，具有准确度高、机动灵活、作业效率高、成本低和操作简单等优势，尤其适用于小区域内的测绘工作。在本次研究的过程中，结合C市二级公路工程的测绘工作，并利用无人机和数码设备，准确地采集了相关的数据，并在此基础上利用相应的处理软件，生成了三维数字模型和正摄像图，满足了测绘工作的需求。