无人机航摄在地形测绘中的应用分析

雷泽飞 贵州省有色金属和核工业地质勘查局地质勘测设计院 贵州贵阳550001

2019年最快一期《山西建筑》

【摘要】:在地理信息采集工作过程中，首要工作是完成地形图的测绘。无人机航摄技术既可以完成较广范围内的地形信息拍摄，又能进行人为的灵活掌控，满足不同地形地貌的测绘需求，在地形测绘中的应用日渐广泛。本文将简单阐述无人机航摄的特点，并结合实例分析其在地形测绘中的具体应用，为相关供参考借鉴。

【关键词】：无人机航摄；地形测绘；应用研究 

1引言

随着科学技术的发展，无人机航空摄影在各行各业中的应用日渐广泛。尤其是在地形测绘领域，应用无人机航摄技术，可以有效的提高地形测绘的安全性和工作效率。因此，研究分析无人机航摄在地形测绘中的应用具有重要的现实意义。

2 无人机航摄的概述

2.1无人机航摄

    所谓无人机航摄，就是利用无人机和高分辨率的数据相机进行结合，从而快速的获取目标范围内的信息。利用该项技术应用到地形测绘当中，避免了作业人员进行野外作业可能遇到的危险，提高了地形信息采集的准确性，对完善地理信息采集具有重要的意义。

2.2无人机航摄的特点

    （1）作业效率高：采用无人机航摄技术，主要是利用具有高分辨率的数码相机设备对地面的实际情况进行数据的采集，并将采集到的影像信息转换成相应的三维信息模型，最终为相关工作者进行地形测绘精确的数据资料。

（2）数据准确度高：无人机航摄技术相比较传统的卫星测绘技术，采集到数据的准确性更高，可以满足对地理信息高精度的要求。

（3）作业灵活性高：无人机本身的重量较轻，且灵活性较高，相比较普通的载人飞机，不仅节约了起飞降落所需要的空间和时间，而且可以对多种工作环境均有较强的适应性，即便是复杂的地形地貌环境下，也可以通过平稳的飞行，及时的将所采集的信息及时的传递到地面工作台。

（4）成本低：采用无人机航摄技术在确保了高效率、高准确的地形测绘工作的同时，也降低了作业的成本支出。一方面其本身制造的材料较少，造价费用相对较低；另外一方面在操作过程中，相对简单，降低了作业成本的投入。

3无人机航摄地形测绘的精度控制要点

3.1飞行姿态

在无人机航摄过程中，且飞行姿态的好坏，对最终的成图精度有着巨大的影响。因此，必须重视以下工作：

（1）严格按照相关标准进行航摄仪的安装，确保其与机身之间处于水平状态。

（2） 在进行航线拍摄之前，应对无人飞机在飞行过程中的中立位进行捕捉，直到其处于最佳作业状态位置。

（3）考虑外界环境因素对无人机航摄的影响，尤其是风向对无人机航线的影响，通过采取合理的技术措施，确保其在航摄过程中，与设计要求的航线保持一致。

3.2航线设计

航线设计是影响无人机航摄精度的关键因素之一。因此，在对无人机的航线进行设计的过程中，必须结合所需要测绘区域的地形地貌、作业精度要求以及作业范围等因素，设计出最佳的航线：

（1）应确保航线设计的覆盖完整性，同时对于各分区的航线设计，应确保地形的高度差不能超过相对航高的六分之一。

（2）在航线设计过程中，应主动的避免可能存在的落水点，尽量避免侧风飞行对航线的影响。

（3）对于受到复杂天气影响，导致无人机在航测过程中存在较大的误差波动，可以适当通过调低拍照间距和航线间距，满足地形测绘的精准度要求，确保最终地形测绘的准确性。

3.3镜头检校

无人机航摄所获得影像资料，或多或少都会存在一定的畸变情况，尤其是影像资料的边缘位置。因此，为了确保测绘数据的准确性，必须采取有效的参数检校，对其畸变进行纠正，提高影像资料的精准度。此外，如果无极人航摄设备在运行过程中，出现了较为剧烈的振动或者经过了维修处理之后，也需要对其主距、煮点坐标等进行检校，确保相关参数符合规范标准要求。

3.4像控点布设方案

在无人机航摄作业过程中，往往所获得影像资料巨大较高的重叠度，相比较常规的航片不仅航线数量上增加很多，而且最终的相片数量也较多。因此，为了提高地形测绘的精准度，必须合理的进行像控点的布设。

（1）结合地形测绘区域的地形条件，进行像控点的布设，必要时可以选择该区域内的地物特征点作为像控点。

（2）像控点设定时，应尽量设定在影像的六度重叠区域。

4 无人机航摄在地形测绘中的实例应用

某市为了满足当地的旅游规划、设计和管理的需求，需要对区域内面积约为31km²的重点村落进行地形图的绘制，从而为未来旅游发展的规划制定提供数据支持。由于所测量区域地形较为复杂，山脉丘陵地形较多，再加上该地区阴雨天气较多。如果采用传统的野外作业方案，不仅无法在预定的工期内完成地形测绘任务，而且安全系数较低。因此，本工程计划采用无人机航摄技术完成目标区域的地形测绘工作。

4.1 作业流程

本工程无人机航摄的作业流程如图1所示：

图1本工程无人机航摄作业流程图

4.2航线规划和测区划分

结合本区域内的地形地貌特点，在进行无人机航摄航线规划过程中，为了确保航摄的安全性，应尽量确保航线范围内没有障碍物。同时采用1：10000的地形图对无人机的飞行高度进行精准的判断，确保其始终处于较高的安全飞行区域。

此外，在进行不同测区划分时，按照地形测绘精度要求的不同，将测区划分为精度要求较高的山谷地带和精度要求较低的山头地带。并根据区域内山体的走势情况，避免可能存在的混乱气流，确保无人机航线飞行的准确性和安全性。

4.3像控布设

本工程在进行像控点布设时，计划采用400米边长的正方形格网进行像控点的布设，每一个角点都作为像控点的图像信息采集区域。结合本工程的实际要求，在测区的外围，适当的选择一些凹凸处作为新增的像控点。

4.4.空三解算

     本工程采用DPGrid对所采集到的影像进行空三加密和平差解算，从而有效的处理影像资料中存在的畸变大、偏角、滚角较大等问题。此外，该软件还可以快速的生成大量高精度和高强度的模型连接点，满足本工程大比例测图的需求。

4.5地形测绘结果

     在完成所有无人机航摄作业后，针对相关数据进行了精准度的检查，包括平面精度、高程精度等。通过各项质量特性的检查结果发现，本工程采用无人机航摄技术所获得的地形测绘数据均满足了相关规范和设计要求（如表1所示）。

表1数学精度检查统计表

 5 结束语

     综上所述，随着无人机航摄技术的完善，其在各行各业中的应用也日渐广泛。尤其是在地形测绘当中，不仅可以提高地形测绘的工作效率和安全性，而且相比较传统的测绘技术，成本支出相对较低，具有较高的经济应用价值。因此，相关工作者应深入研究无人机航摄技术，合理的进行航拍路线的选择，正确的布设像控点，提高航摄的精度，确保地形测绘工作的顺利完成。

参考文献：

[1] 陈玲, 潘伯鸣, 曹黎云. 低空无人机航摄系统在四川地形测绘中的应用[J]. 城市勘测, 2011(5):75-77.

[2] 周永. 无人机航摄在大比例尺地形图测绘中的应用研究[J]. 城市建筑, 2015(5):246-246.

[3] 毕凯, 李英成, 丁晓波,等. 轻小型无人机航摄技术现状及发展趋势[J]. 测绘通报, 2015(3):000027-48.

作者简介：雷泽飞（1981-7）男 汉族 本科 主要从事：测绘航空摄影，不动产测绘及工程测量