无人机摄影测量技术在数字化地形测量的应用

无人机摄影测量技术在数字化地形测量的应用

于钦周子蒙

山东省水利勘测设计院山东济南250013

摘要：在以往的地形测量过程中，地形测量沿用了传统的测量模式，近年来，随着科学技术的发展，数字化测绘也随之进步，在此过程中，无人机新式测量技术在测绘中的运用范围更加广泛。无人机不仅具备必要的升空装备、操作程序十分简便，而且具有高效的施测能力，测量精度高，受环境及天气影响较小等特点，与传统测量相比较，无人机测量能够大幅度提高工作效率和节省人力，也减少传统测量中人为因素带来的误差，在未来的发展之中具有较为广阔的运用前景。

关键词：无人机摄影测量技术；数字化地形测量；应用

1无人机摄影测量系统的组成

无人机摄影测量系统由无人机摄影测量的软件、硬件两部分组成。硬件系统包括无人机、机载系统和监控系统。其软件系统主要包括航线设计、飞行控制、远程监控系统、航空摄影检查以及数据预处理等五部分，可以说无人机摄影测量系统的软件系统不但实现了快速设计航线、航摄覆盖检查、数据实时传输，而且还有效地解决了程控平行飞行和程控姿态稳定的难点。无人机摄影测量系统的飞行平台是无人驾驶飞行器，具有高分辨率的遥感设备作为记载传感器，低空高分辨率遥感数据作为应用目标，主要用来快速获取及处理地形数据。

2无人机摄影测量技术优势

2.1测量的可辨识性

地形测量遵循无人机航摄基本流程，同时添加了全方位架构下的航测实效，使用无人机进行测量，能够全面发挥其多方面的优势。科学技术的发展速度较快，无人机设置了遥感体系，可以用于常规的遥感操作，同时微机操控技术逐年发展，将无人机技术运用在地形测量过程中更具安全性及其可靠性。另外，无人机测量具备竖向拍摄的功能，在低空飞行的情况下，能够清晰识别地形情况，有效解决了遮挡物的干扰问题，具有较高的可辨识性。

2.2测量的灵活性

无人机的测量灵活性较为突出，在不方便测量人员进入的测区中，无人机也可以正常实施测量工作，有效缩减了测量时间，也间接缩减运转成本，与传统的航空摄影测量相比，无人机自动化较强，依据拟定航线飞行，具有较高的稳定性，能够获取精准测量数据，可在最短时间内辨识地面的精准性，这样的方式省略了降落后的数据分析工作。比如，在无人机能够在承载5kg油量的情况下持续飞行1500m左右，在飞行状态下的无人机也可以停顿16h左右，同时，无人机能够调控1000m预设的高度，在每次航拍中能够将分辨率设置在0.1m内。

2.3降低测量成本

经济成本较低是无人机航摄最为突出的优势之一，无人机已经搭建了新架构下的飞行平台，耗费总价仅为常规直升机的1/5，在实际的航摄过程中实测偏差在1%之内，测量的精准度较高。比如，在某此航摄过程中，将无人机焦距设置为35mm，通过实地照片的获取，在明确其起止地坐标的情况下，便可得出海拔，无人机的操作流程较为简便，同以往繁琐的流程相比，能够有效提升航摄效率。在机身构建过程中，选择纤维材料作为原材料，由于质地轻盈且为复合材料，有助于日常保养工作的开展。另外，无人机具备诸多影像设备，能够用于常态处理，实现不同配件之间的兼容性，尤其是在分析处理数据的过程中，尽量运用高配置的设定，更有助于缩减成本。

3无人机航空摄影测量测图

3.1航摄测量测图的原理

航摄测量测图的基本原理是通过采集地面上的地形、地物的三维坐标以及描述其性质的信息，然后录入计算机，借助计算机绘图系统进行处理、显示、输出与传统地形图表现势性相同的地形图。航摄测量单像片测图的原理是中心投影的透视变换，立体测图的原理是投影过程中的几何反转。

3.2航摄测量测图的方法

航摄有三种测量测图的方法。综合法：适用于平坦地区的大比例尺测图。其属于单张像片测图，是摄影测量与平板仪结合在一起得到的测图方法。综合法能够用平板仪测量出地面点高程和等高线，能够根据得到纠正之后的航摄影片确定地面店的平面位置。全能法：主要适用于山地，其将立体像通过放置在立体测图仪内，从而构成微小型的地面几何模型，通过在微小型地面几何立体模型上测量出地面点的平面位置、高程和等高线，从而得到地形图。分工法：主要适用于丘陵地形，其是按照平面位置和高程分求原则进行测量测图的方法，与全能法一样，也是通过立体测图仪测量地面点、高程和等高线，其确定地面平面位置也综合法的确定方法相同。

3.3空中三角测量

空中三角测量解析是为了纠正定向点和标记点，以及工作时所需要用到的仪器元素数据，在空中三角测量之前需要获得的材料有航空摄影质量见证书、涤纶片、图例表（编图过程的档案）、野外操作控制图以及各种观测核算的手簿以及工序设计书。

3.4内业数字化测图（DLG）制作

数字化地形测图主要步续为：航空摄影测量空三加密作业。外业主要负责像片控制点联测、像片调绘和综合法测图。内业的密测图控制点是以像片上的控制点作为基础，通过空中三角测量的方法，从而推求测图的控制点、平面坐标及高程。测绘地物地貌。主要作业是全野外调绘后测图和内业负责判断测图。外业负责对照、补测及补调两种测图。测绘接边和结束。仪器在测绘地物地貌时，应该与已描图进行接边。每幅图在对测完以及检查完之后才能够从仪器上取下。

4影响无人机航摄效率的因素分析

影响无人机航空摄影效率的主要因素有四方面，这四方面分别是摄影区域面积、无人机续航时间、数码相机的续航时间及相机的像幅大小。无人机航摄公式是N=Int（PArea/FArea）+1公式中的N代表摄影飞行架的次数，PArea代表摄影区域的面积，FArea指单架此航空摄影面积，Int（）则表示数字舍去之后最接近的整数。由公式N=Int（PArea/FArea）+1得知，航空摄影架次与摄影区域的面积成正比，与单价次航空摄影面积为反比。因此，要想在保证完成航摄区域任务的同时提高航摄效率，首先则需要先提高单架次的航空摄影面积。将单架次的航空摄影分摊到每一张有效的像片上，使像片的有效面积等于单架次像片减去单次重叠之后的面积。以下两种措施可以有效地提高无人机航空摄影效率：第一，选择具有较高行高和短焦距的数码相机，并选择容量大的相机电池。第二，加大无人机的载油量，减少航摄像片重叠度以及单位时间的耗油量。在实际航空摄影作业中，由于相机的焦距是固定的，所以必须要保证航摄影响的重叠度。因此，增加油箱容量和减少单位时间的耗油量是最有效的方法。

5结论

无人机摄影测量技术已经成为航空遥感技术之一，文章对无人机摄影测量技术在数字化地形测量中的应用以及影响无人机航空摄影效率的各种因素做了简要分析，最后并提出了提高无人机航摄效率的可行方案，并且在实践当中得到了验证。所以，也使得无人机可以进行大面积的航空摄影作业成为了有可能。

参考文献

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