无人机航空摄影测量在地形测绘中的应用

祝侃 刘爱民 程真

作者简介：祝侃（1967.12-），男，广东深圳人，本科，主要从事测绘项目管理工作。

摘 要： 近几年测绘行业飞速发展，测绘人员的内、外业作业模式也正在发生巨大变化。在测绘领域中，野外地形地貌测量、建筑立面测量等外业作业已经由无人机航拍测量全面代替人工作业;目前，无人机航测技术已经成为工程测量行业的主流，也是未来的测绘行业发展趋势。

关键词： 航空摄影;多旋翼无人机;地形图

【中图分类号】P231.5 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.41.047

近几年，在国家的政策号召下，农村向城市化转型在加速，在城乡发展建设过程中，城乡地区的测绘业务大部分为满足工程设计、可研等建设项目对原始地形地貌的需求，一般体量较大，依赖人工测量已经完全无法满足业主对工期，质量等方面的要求。使用无人机航拍测量，是解决大面积、地势险峻复杂等地区测绘作业、短期内按时按量完成的唯一途径。因此，建设过程中测绘专业对无人机的需求越来越大。

1 多旋翼无人机航空摄影测量

1.1 航空摄影测量简述

航空摄影测量指的是在飞机上用航摄仪对地面连续摄取相片，结合地面控制点测量、调绘和立体测绘等步骤，绘制出地形图的作业。航空摄影测量的作业分外业和内业。外业工作包括控制点测量和对地物进行调绘;内业包括空中三角加密测量、正射纠正、测图等工作。

1.2 多旋翼无人机摄影测量技术原理

多旋翼无人机航空摄影测量是通过无人机低空摄影获取获取高清晰影像生成三维点云与模型，并结合无人机定位信息、相机姿态信息，获得地形、地面物体等三维坐标值。实现地理信息的快速获取。效率高、成本低，数据准确，操作灵活，可以满足测绘行业的不同需求。大大节省了测绘人员野外测绘的工作量。

1.3 多旋翼无人机摄影测量技术特点和性价比

多旋翼无人机起降灵活可空中悬停的特点，让它相较于固定翼无人机可以近距离多角度采集拍摄物信息，生成高精度三维模型。例如某新型无人机，具备厘米级导航定位系统和高性能成像系统，可在距离物体100米高度，达到5厘米的平面建图水平绝对精度，如果距离更近可达到更高精度的模型数据。多旋翼无人机航测突破了传统航测制大比例地形图的精度限制，将测绘成果的精度，由分米级提高至厘米级。高精度的信息可以让我们在图上自主测量按需测绘。无人机操作简单、可靠廉价，促进了摄影测量平民化发展，对于传统工程测量单位，摄影测量解决方案能让测量人员更高效的完成外业采集工作，让测绘工作的效率大幅度提高、成本大幅度降低。

2 具体应用

2.1 工程实例

以某县区农村污水收集管网项目为例，该项目总规模为1400多个村庄，需要在较短的工期内完成1：1000地形图测绘。在该项目所覆盖区域内，绝大部分地区地形情况以平坦地为主，村庄内基本都以水泥地、水泥路为主，但是村庄数量较大，地点均较分散。为满足项目设计的需求和短期作业热点，用1：1000比例尺进行地形图测量，提交最终线划图成果并附DOM正射影像资料，既能满足设计方对地形图的要求，又减少设计人员现场踏勘次数，提高双方工作效率。

在项目现场测量工作中，为保证工作质量与计划顺利圆满完成，采取新型大疆精灵4RTK无人机。本项目飞行高度基本统一航高120米，获取影像面积约210平方公里，空三加密过程是由PIX4d软件完成，最后使用EPS2016软件进行立体测图。在无人机航摄过程中，搭载了高精度RTK定位坐标模块和姿态数据，保障测绘数据的真实性和准确性。

2.2 像控测量与空中三角加密测量

空中三角加密测量是航测成图过程中最重要一步，为了顺利走完空三加密这一步骤，必须保证以下3点：（1）前期数据准备要完整，相片數据使用前先做好检查工作，避免数据缺失、遗漏等故障，保障数据的完整性、格式的正确性。另外，以文件命名方式分类整理好航拍相片数据、像控点坐标数据文件等，方便操作使用。（2）畸变校正。在平时操作无人机航拍摄影过程中，由于天气、光线、地貌特点等情况，在相片数据获取时可能存在畸变差。所以在处理过程中必须要做畸变校正处理。（3）注意对测区范围内的高程数据的复查，在此过程中，要依据相应的处理标准与要求，将经过畸变校正的影像加以结合，实现自动内定向处理，避免在航测过程中出现测量粗差。

2.3 DOM工艺

在现代化地形图测绘成图过程中，多旋翼无人机航空摄影测量发挥越来越重要的作用。在经过生成DOM处理后，能够将所拍摄的相片影像资料等实现数字化处理，并且可以实现在数字影像模型上进行重新测量、重新采集数据等操作，有效的避免了因不确定性因素所造成的测量误差，更好的保障了影像的精度和地形图的高程精度。在DOM工艺下，能够让测量人员以及相关设计人员更加直观的了解测量范围内实际地形情况与变化情况。

2.4 DLG生产及外业作业

DLG即数字线划地形图，是通过在使用DOM的数据基础上进行地形地貌情况的绘制，采集相应的地物信息，手绘房屋、等高线、水涯线等信息将数字化影像转变为线划图的过程。因此地形图的测绘质量受航空摄影测量外业及DOM工艺的影响。此外，在进行数字测图之后，为了保障地形图的质量和精度，测绘人员后续需加强对数据的准确性进行分析和处理，还要进行现场调绘抽查，进行数据对比以保证地形图的准确性可靠性。

3 结束语

总而言之，多旋翼无人机航空摄影测量技术在现代化地形图测绘领域中应用越来越广泛，特别是在城乡建设过程中，给项目前期规划设计提供基础资料在时效上提供了较大大的帮助。在工程应用中，对新型测绘技术的应用需求越来越广泛，并具有一定的技术优势，新技术的应用能够提升地形测绘的精确性和可靠性、直观性。

参考文献

[1] 查海林.城市地形图测绘中航空摄影测量的应用[J].工程技术与应用，2020（7）.

[2] 刘硕.无人机航空摄影测量在困难地区的应用[J].研究园地，2020（1）.