趙新峰

（煙臺市地理信息中心，山東 煙臺 264003）

在傳統(tǒng)的地形圖測繪工作中，因為地形條件的影響、技術(shù)的落后，導(dǎo)致在測繪中會耗費大量的人力、物力、財力等，且測繪效率低下，無法滿足實際需求，但是在無人機航空攝影測量技術(shù)的發(fā)展下，其因為成本低、成效顯著、操作簡單、適應(yīng)性強，有效被應(yīng)用到了地形圖測繪工作中，可以有效解決傳統(tǒng)測繪技術(shù)的弊端問題。在具體應(yīng)用無人機航空攝影測量技術(shù)時，需要明確其技術(shù)原理和規(guī)范要求，根據(jù)具體情況科學(xué)選擇不同的無人機型號，確保其在作業(yè)中可以安全運行，此外，在具體測量前也需要人們科學(xué)設(shè)計航線，確保無人機可以安全飛行，順利完成測繪任務(wù)。

1 無人機航空攝影測量概述和特點

1.1 概述

無人機航空攝影測量是指在測量人員通過操作無人機設(shè)備進行高空拍攝，以此獲取地面信息資源的一種測量技術(shù)，當(dāng)前該技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到了不同的領(lǐng)域中，在具體應(yīng)用該技術(shù)時，測量人員需要根據(jù)不同的地形科學(xué)選擇無人機。且在開始測量前，也需要做好相關(guān)準備工作，科學(xué)規(guī)劃飛行航線，確保方向明確，線路簡潔，確保無人機運行安全，還需要科學(xué)布設(shè)像控點，根據(jù)像控點的分布情況及時處理航拍過程中的影像圖。該技術(shù)的出現(xiàn)可以有效解決傳統(tǒng)無人機航空攝影測量技術(shù)下的弊端問題，可以拓寬應(yīng)用范圍，為地形圖測繪工作的進行提供了新技術(shù)手段。無人機航空攝影測量的工作原理為；在傳統(tǒng)傾斜攝影測量方法的基礎(chǔ)上，在作業(yè)范圍區(qū)搭設(shè)無人機，在無人機上安裝攝像頭，通過垂直方向來拍攝地面物象，獲取地面影響圖，制作相關(guān)DOM 或DSM。此外，人們也可以采用旋翼無人機作為作業(yè)平臺，在搭載攝像頭后需要在不同的方位進行拍攝，后創(chuàng)建三維模型圖，以此提高地形圖測繪的精準度，有效滿足測繪需求。

1.2 特點

無人機航空攝影測量是一種新型地形圖測量方法，其不同于傳統(tǒng)測量方法，技術(shù)優(yōu)勢顯著，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，運行成本低。該技術(shù)出現(xiàn)時間較晚，技術(shù)發(fā)展成熟，操作簡單，維修簡單，在運行的過程中主要通過計算機進行遙感控制，可以有效降低人力、財力成本；第二，操作靈活、機動性強。無人機體積小，重量輕，環(huán)境適應(yīng)性強，可以應(yīng)用于不同地形地勢的測量中，此外，無人機升空和降落受條件限制小，方便攜帶，可以有效提高工作效率和質(zhì)量，滿足測控需求。第三，無人機拍攝準確度高，可以快速、準確、完整的獲取相關(guān)信息，且無人機飛行高度低，可以搭載高像素的攝像頭，獲取的影像圖清晰、比例大小適中，可以為后期數(shù)據(jù)信息分析提供便利。

2 無人機航空攝影測量在地形圖測繪中的具體應(yīng)用

2.1 空中三角測量技術(shù)的應(yīng)用

在具體應(yīng)用該技術(shù)時，先需要在地形測繪目標范圍內(nèi)選擇一個關(guān)鍵點作為像控點，對于該像控點需要不間斷的挑戰(zhàn)，確保其可以根據(jù)參數(shù)、規(guī)范要求等在特定范圍內(nèi)統(tǒng)一坐標，在具體使用該技術(shù)時，可以對需要測量的物體進行立體拍攝。后根據(jù)具體的野外像控點，在一定范圍內(nèi)對設(shè)置的關(guān)鍵點進行加密，最終得出加密點的高程和平面位置，該測量方法操作簡單，在具體的測量中可以結(jié)合高像素遙感圖影像數(shù)據(jù)進行一體化監(jiān)測，形成較為的測繪圖系統(tǒng)?？傊?，該技術(shù)可以準確獲取無人機航空拍攝數(shù)據(jù)的特點，確保數(shù)據(jù)信息處理更加高效、準確，技術(shù)可以根據(jù)具體情況自動校正偏差。最終準確獲得無主點偏移、及畸變的航拍影像，自動建立測區(qū)高程文件，明確確定偏移量，并自動相對定向，轉(zhuǎn)向控制點。

2.2 DOM 工藝的應(yīng)用

無人機航空攝影測量技術(shù)下可以采用DOM 工藝創(chuàng)建文檔對象模型，DOM 工藝是一種可以將HTML 和XML 文檔的編程接口進行連接的編程接口，在具體測量目標物時，操作人員需要采用DOM 工藝對無人機航空拍攝完成后的影像數(shù)據(jù)信息進行采集。后需要進行定向操作，具體的操作包括相對定向和絕對定向、內(nèi)定向幾種，在定向結(jié)束后需要對處理過程進行檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題，以此創(chuàng)建DOM 成果圖。將該工藝應(yīng)用在地形圖測繪作業(yè)中，可以得出影像控制測量相片，將其和資料進行整合，將測量結(jié)果應(yīng)用到空中三角測量中，以此明確地面三角點的關(guān)鍵信息，最終把握測量區(qū)域的具體情況，在此過程中，人們需要明確控制點的具體位置。

2.3 數(shù)字線繪圖中的應(yīng)用

數(shù)字線劃圖在數(shù)字測圖中應(yīng)用較為頻繁，是可以具體、形象的顯示地圖圖像，可以及時、有效地獲取地圖信息，并通過自身的擴大、漫游、查詢、檢查、測量等功能更加全面、完整的彰顯地圖信息。將該技術(shù)和無人機航空攝影測量進行融合，可以促使無人機進行全方位、多角度的拍攝和捕捉護面，在數(shù)據(jù)信息的整合下，有效滿足不同空間領(lǐng)域內(nèi)的測試需求，最終從地理信息內(nèi)容、分割角度、直觀投影、地理坐標等功能中踢出去和地形圖比例大小一致的信息圖。且在放大和縮小的過程中都對地形圖內(nèi)容沒有較大的影響，進一步提升無人機航空攝影測量的功能。

2.4 相片自動控制和改造

相片自動控制和改造技術(shù)也可以應(yīng)用在地形圖勘察中，在具體進行航拍前，需要先對地形進行規(guī)劃，通過規(guī)劃圖明確固定點位置，以此作為相片控制點，在航拍測量前，可以通過操作無人機獲取捕捉畫面，將畫面轉(zhuǎn)化成為影像圖，后結(jié)合全球定位系統(tǒng)，確保兩者充分融合，便于后期轉(zhuǎn)化利用。在具體使用該技術(shù)前，先需要科學(xué)選擇控制點，通過相片定點確保測量結(jié)果的準確性。

3 無人機航空攝影測量技術(shù)的優(yōu)缺點

無人機航空攝影測量技術(shù)和傳統(tǒng)的地形圖測量技術(shù)有很大的不同，其優(yōu)勢顯著，但是，也存在一定的不足，具體如下所示：第一，無人機航空攝影容易受到環(huán)境的影響，因為無人機體積小，質(zhì)量輕，在大風(fēng)或者大雨、大霧天氣下會影響無人機的飛行，對拍攝圖的質(zhì)量也會產(chǎn)生影響。第二，因為無人機體積小，只能進行低空飛行，如果需要升高高度，其蓄電池電量無法滿足工作需求，有一定的高度限制，此外，因為搭載的攝像頭照射捕捉范圍小，無法擴大角度進行大范圍的拍攝。第三，無人機承重力小，對承重物件有一定的限制，且無人機本身搭載的攝像頭不是最新的測繪相機，無法保證拍攝結(jié)果的精準性和清晰度。

4 無人機航空攝影測量步驟

4.1 作業(yè)準備

在具體操作無人機進行航空攝影測量前需要做好以下相關(guān)準備工作：資料收集、設(shè)備準備、相機檢測等，具體如下所示：第一，對測量區(qū)域內(nèi)的地形地勢情況進行分析，收集相關(guān)資料，比如，基礎(chǔ)地形圖、衛(wèi)星影像資料、控制圖，了解測量地區(qū)地理位置，氣候環(huán)境，周圍障礙物等；第二，相機檢測，人們需要了解相機方位元素，變化參數(shù)；第三，做好現(xiàn)場飛行平臺中相關(guān)設(shè)備的效驗和審核，日常檢查，確保拍攝平臺設(shè)備狀態(tài)良好，技術(shù)參數(shù)符合規(guī)范要求；第四，通過現(xiàn)場勘察選擇科學(xué)的起飛和降落點。

4.2 具體的拍攝

（1）科學(xué)設(shè)計航線。選擇，UX5HP 的飛行器，對于航線設(shè)計可以采用Aerial Imaging 軟件進行設(shè)計，以此滿足測圖精度要求，提高飛行效率，對于飛行設(shè)計相機鏡頭也需要科學(xué)調(diào)攝或控制航向重疊度、旁向重疊度、地面分辨率、航高設(shè)等。

（2）科學(xué)布設(shè)相控點，做好測量工作。在具體進行航測前，先需要在地面特定位置處架設(shè)基準站，采用利用后處理動態(tài)差分技術(shù)提高定位解算精度。在具體布設(shè)控制點時，需要按照相關(guān)規(guī)范要求，在測區(qū)范圍內(nèi)均勻布設(shè)地面控制點，比如，人們可以采取檔期衛(wèi)星定位城市測量綜合服務(wù)系統(tǒng)來測量像控制點坐標，在具體測量后，可以將地面基準面數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成為當(dāng)?shù)刈鴺讼底鴺?，并根?jù)具體情況科學(xué)布置測量控制點。

（3）其他檢查。在具體操作無人機前，需要對無人機設(shè)備，飛行路線、航飛情況進行檢查，對測量區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)信息進行整理和檢查，具體如下所示：起飛前檢查，為了確保無人機安全、穩(wěn)定地完成航怕任務(wù)，需要在通電后進行功能和性能的測試，并進行一系列安全檢查，包括狀態(tài)檢查，線纜連接檢查，確保GNSS 天線視野開闊、gBox 正常啟動，并對鎖定衛(wèi)星進行檢查；相機檢查，SD 檢查、相機設(shè)置檢查、設(shè)置快門速度、清潔相機鏡頭和濾鏡、相機熱插拔線路連接、尼龍扣帶固定、相機觸發(fā)器檢查、快門反饋檢查等；跟蹤器檢查，確保跟蹤器打開、接收器接收信號檢查；升降翼檢查，外弦升降翼與內(nèi)弦升降翼水平檢查、升降翼反應(yīng)檢查；發(fā)射架檢查，發(fā)射架裝配、安全插銷插入發(fā)射架、彈力繩力度檢查；空速反應(yīng)檢查，確保空速反應(yīng)正常；飛機定位檢查，將飛機裝配到發(fā)射架上，定位螺旋槳位置，確保飛機位置正確。在完成以上所有的起飛前檢查后，需要拆除安全插銷，啟用無人機系統(tǒng)，等待系統(tǒng)正常啟動后，即可發(fā)射無人機。

（4）無人機航飛。在無人機起飛后，需要根據(jù)具體的航線采集影像數(shù)據(jù)信息，在此過程中，地面站需要對無人機的飛行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，技術(shù)人員和操作人員需要積極配合，共同對無人機的狀態(tài)進行調(diào)控，對風(fēng)速、高度、速度進行觀測，如果發(fā)現(xiàn)異常變動需要即刻解決，確保無人機可以根據(jù)規(guī)劃路線安全的完成信息數(shù)據(jù)采集任務(wù)，并自動返航降落。

（5）數(shù)據(jù)分析和整理。在拍攝現(xiàn)場需要對地面接受站獲取的數(shù)據(jù)信息進行分析和整理，對拍攝照片的數(shù)量、飛行路線進行檢查，確保其符合飛行設(shè)計參數(shù)，檢查是否存在漏拍、檢查照片的清晰度，檢查現(xiàn)場航拍具體情況，通過全面、快速的檢查。并根據(jù)具體的數(shù)據(jù)虛擬性計算航向重疊度、旁向重疊度，最終生成檢查結(jié)果報表，當(dāng)所有的檢查完成后，如果發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量問題則需重新補攝飛行，如果沒有顯著的質(zhì)量問題，則本次拍攝將順利完成。

（6）DOM 制作。技術(shù)人員可以根據(jù)空三加密的成果，通過DEM 數(shù)據(jù)對影像進行數(shù)字微分糾正和影像重采樣，以此生成單片的數(shù)字正射影像DOM。一般情況下，如果無人機飛行高度較低，則會導(dǎo)致地面高層地物同名點視差較大。根據(jù)相機中心投影的成像原理，影像邊緣投影如果存在較大的誤差，會導(dǎo)致影像圖出現(xiàn)接縫和建筑物邊緣扭曲的現(xiàn)象，對此，需要對正射影像的鑲嵌線進行人工編輯，鑲嵌線的選取。在修正后重新起飛時，盡可能避免穿過大型建筑物，選擇紋理不豐富的位置，遠離影像的邊緣，盡量沿道路及地面實體的邊緣等。此外，技術(shù)人員也需要對不同拍攝角度、位置的照片存在的色差、亮度差進行勻光勻色處理，對鑲嵌線周邊羽化處理，確保照片鑲嵌自然，整體影像亮度、色差一致，以此滿足實際拍攝需求。

（7）數(shù)據(jù)準備，人們需要使用INPHO 空三平差工程文件及無人機原始影像數(shù)據(jù)，將需要的文件放到同一的文件夾的同級目錄下，比如，影像ID、外方位元素文件，加密點文件、像點文件等，并對文件進行檢查，確保文件前綴名稱一致。后按照立體模型實際情況，相關(guān)標準等對全要素進行采集，對于地面可觀測到的物質(zhì)需要遵循“內(nèi)業(yè)定位、外業(yè)定性”的原則進行數(shù)字化跟蹤，有效開展外業(yè)調(diào)繪修編等工作，最終編制成果圖。

5 結(jié)語

總之，無人機航空攝影測量技術(shù)在一系列研究和應(yīng)用中得到了較快的發(fā)展，將其應(yīng)用在地形圖測繪作業(yè)中，可以有效滿足測繪需求，解決傳統(tǒng)測量技術(shù)的不足問題，但是在具體應(yīng)用時也需要根據(jù)具體的情況，相關(guān)規(guī)范要求和原則科學(xué)應(yīng)用。因為我國地形地勢的復(fù)雜性，在具體測量中還存在較大的問題，需要不斷升級、優(yōu)化無人機航空攝影測量技術(shù)，提高技術(shù)水平，以獲取更加清晰、準確的地形圖，促使測量工作不斷發(fā)展、測量結(jié)果更加精準。