无人机航空摄影测量在带状地形图测量中的应用
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【摘 要】无人机航空摄影测量融合了RTK等技术，它由于成本低、外业测量工作量小、结果精度高及成图速度快，近年来在测量中广为应用。论文通过结合具体的工程案例，说明了无人机航空摄影测量系统的运用机制，并分析了无人机航空摄影测量技术在该地形测绘工程案例中的应用方法。
【Abstract】UAV aerial photogrammetry integrates RTK and other technologies. It has been widely used in surveying in recent years due to its low cost， small workload in field surveying， high accuracy of results and fast mapping speed. In this paper， the application mechanism of UAV aerial photogrammetry system is explained by combining with specific engineering cases， and the application method of UAV aerial photogrammetry technology in this topographic mapping engineering case is analyzed.
【關键词】无人机;航空摄影测量;地形测绘
【Keywords】UAV; aerial photogrammetry; topographic mapping
【中图分类号】P231;P217 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2019）06-0174-02
1 引言
受到科学技术不断发展的影响，我国的航空摄影测量技术获得了长足进步。不过鉴于航空摄影测量工作开展通常对审批的专业性要求很高，并且易于被外界不同因素干扰，总体的经济成本也过高，由此导致其在地形图测量当中的应用率较低。在无人机技术诞生之后，其凭借简单、灵活的操控性且性价比较高的优势，引起很大的关注，有利于提高地形图测绘的效率。
2 无人机航空摄影测量系统技术的运用机制
对于无人机航空摄影测量系统而言，属于一项全新的技术类型，其中融合了高空摄影、遥控遥测以及视频影像处理等众多不同的技术。而在该系统中主要涵盖了无人机、数据处理系统及地面管控站等。
3 地形测绘工程实例
2019年6月，重庆金地土地房屋测量有限公司主要负责对南道高速公路1：1000的地形图进行测绘管理，此测定区域以山地与丘陵为主，相应的平均海拔是800m，最低是600m，最高是1000m，测区的实际面积为3.2km2。由于此测定区域拥有非常复杂的地理环境，地形十分陡，假如运用以往常见的测绘方式，会浪费很多不必要的人力与时间，耽误工期。鉴于所测量位置的视野较宽，因此，可以运用无人机航空摄影测量的方式，其中应用到相应的平面坐标系统和高程系统，并根据相关规定进行使用。
4 地形测绘当中无人机航空摄影测量技术的具体运用方法
4.1 无人机航空摄影测量的相关说明
通过结合测量区域的面积、空中以及天气等状况，该工程运用了华测P700E型号的无人机设备，凭借较长的续航时间和极高的精度优势，使其得以有效运用。同时，使用了Sony RX1 4000万的像素相机，相应镜头的焦距是30mm，并借助有关航线设计软件完成了具体飞行规划方案的编制。此次无人机航空摄影测量的高度大概为600m，需要飞行4个航线，总共花费大概3个小时，最终得到184张航空影像。通过对摄像进行检验，发现不存在云影遮挡的情况，整体的色彩十分匀称，达到了地形测绘相关规定。
4.2 科学设置有关像控点
设置有关像控点的基本作业流程包括：影像资料准备、区域网划分、控制点目标选取、控制点野外施测、成果整理等。平高控制点设置在2条及以上航线旁向重叠中线附近。在影像拍摄之前进行实地选点布设控制标志和航拍后在明显地物点刺点的方法，刺点目标应选在影像清晰、能准确刺点的目标点上，比如围墙、房角转角处，道路、水渠交叉处，高程控制点的刺点目标应选在高程变化不大的地方。控制点的施测：测量控制点的平面坐标、控制点的高程，采用重庆CORS 网络RTK联测，能满足本工程对地形测绘的精度要求。
4.3 空中三角测量
空中三角测量是利用航空摄影影像与所摄目标之间的空间几何关系，根据少量像控点，计算待求点的平面位置、高程和影像外方位元素的测量方法[1]。空中三角测量一般采用解析法，最常用的建网方法是航带法、独立模型法和光束法。而无人机空中三角测量实现了POS与航摄仪设备的结合，并借助GPS定位的方式，进而得到航摄仪设备的具体位置参数、无人机姿势态参数等。通过对有关DGPS 和IMU数据信息加以科学处理，能够得到相应影像的六个外方位元素。
实际上，开展航空摄影测量工作的过程中，依靠无人机和自动化测定系统连接的方式，并借助计算机技术，完成相关影像信息的准确分析与计算处理。对于整个航空摄影的环节，不必进行任何人为操控。不过运用三角测定方式明确具体的目标位置的影像过程中，要求有关测量工作者选用合适的测定连接点，便于以后测定工作的开展。同时，针对选取后的连接点和像控点予以科学调试处理，进而实施空中三角测定。对于此环节，则运用相关Pix4D mapper航测数据处理管控系统完成测定。此系统拥有自动化、高效处理以及较高的精度等众多优势，借助相关光束法位置网平差软件，实现准确定位与计算相应的原始影像，获得有关参数[2]。具体的运用过程中，应该重视内定向、相对定向、加密点和转点选用、建立相应的区域网、加密点的科学整理等不同的环节，进而得到空中三角测定的准确结果。 4.4 航空影像相关数据的科学收集与野外调绘说明
进行相关测绘数据信息的采集过程中，主要运用了数字摄影测量系统，依靠对空三加密成果的运用，进而得到空中三角测定的最终结果，同时科学构建相关数字产品与恢复立体模型，进行全要素科学采集的同时，完成对DOM数字正射影像图、DLG数字线划图的准确绘制。通过科学分析与判定相应的摄影影像，能够明确影像代表地面物体的相应特点、属性情况。影像判读是根据地物的光谱特性、成像规律、影像特征来识别地物，判断出类别及属性。采用综合判读调绘法，先室内判读，后野外检核调查和定性，最后室内清绘整饰的方法。野外调绘内容主要涵盖相关居民区域、水系、有关设施、道路以及其他基础设施、独立地物、境界、地理名称和注记等。野外调绘要注意新增地物，必须在调绘时补测，本次测量采用重庆CORS 网络RTK实测[3]。
4.5 野外实测成果质量检查和验收
利用野外实测数据成果与航空摄影影像所构地形图数据资料进行质量检查，应该根据相关比重的规定，并有效利用通过采集得到的相应数字正射影像图、数字线划图等信息资料，对其进行打印。利用外业调绘检查的方式，对民众的居住地种类合理与否进行检查，并加以选择，相关主、次干道和支线清晰与否、居民地的轮廓特点明显与否、有关要素的属性完整与否、相应标记科学与否等情况加以细致检查[4]。
同时应该科学测量所采集到的有关地貌与地物等情况，并加以准确标记处理，对房屋屋檐的宽度加以纠正，以高程点的相关补测数据为依据，完成细致检查的任务，然后运用有关南方CASS9.0软件进行科学编辑处理，形成相应的整饰图。而针对相关数字线划图质量精度的检验过程中，则运用CORS網络RTK 野外测定的方式，对于各个地貌点进行测定，并在图中选择50个显著的地物点，涵盖了相关的道路交叉点、围墙角以及房角等。此外，科学对比与分析数字线划图的相应坐标与重庆CORS网络RTK测定的坐标数据，并加以整合，平面精度中误差为 0.29 m， 高程精度的中误差为 0.23 m ， 按照我国CH/T 1020-2010 《1：500 1：1000 1：2000 地形图质量检检技术规程》实施要求[5]，1∶1000 数字线划图（ DLG） 地形图中地物点在丘陵的平面位置中误差为 0.6 m，地形图上丘陵地物点高程中误差为 0.5m 。 所以航空摄影所得数字线划图（ DLG） 成果经综合评定，结果为“合格”。
5 结语
综上所述，对于地形图测绘而言，通过运用无人机航空摄影测量技术，能够达到高效、准确获得高分辨率数字正射影像与倾斜影像的效果，同时借助相关图像处理软件，完成对三维数字模型、正射影像图的绘制，提高地形图的精度，其重要性不容忽视，拥有很大的发展空间。
【参考文献】
【1】CH/Z 3001-2010 无人机航摄安全作业基本要求[S].
【2】GB/T23236-2009 数字摄影测量空中三角测量规范[S].
【3】GB /T 7930—2008. 1∶ 500 1∶ 1000 1∶ 2000 地形图航空摄影测量内业规范[S].
【4】张祖勋， 张剑清. 广义点摄影测量及其应用[J]. 武汉大学学报（信息科学版）， 2005， 30（1）：1-5.
【5】GB/T24356-2009 测绘成果质量检查与验收[S].
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