无人机航测在大比例尺地形图测绘中的应用

　　【摘 要】随着科学技术水平的提高，大比例尺地形图测绘范围也越来越广泛，文章主要从无人机航测的优势出发对大比例图形测绘进行分析，并探讨无人机航测在其中的具体应用。

　　【关键词】无人机航测;大比例尺;地形图测绘;地形测绘

　　无人机航空摄影测量是一种新型高效的低空遥感影像获取技术，具有响应迅速、机动性高、使用便捷、危险区域成图、受空域管制和天气的影响较低、适应不同测区能力强等优势，是卫星遥感和大飞机航空摄影的有力补充。POS辅助空中三角测量是将全球导航卫星系统(GNSS)和惯性导航系统(INS)组合而成的定位定姿系统引入到航空摄影测量中，利用动态差分GNSS技术和惯性导航系统测定摄影瞬间的位置与姿态，经过严格的数据后处理，获得影像在摄影瞬间的外方位元素，使摄影测量野外工作量大大减少，甚至完全免去地面控制点。

　　一、大比例尺图形测绘方式

　　传统大比例地形图测绘方法是依照测量仪器进行测图分析，确定地形地貌基本特征，明确实际空间位置，明确图形要素，然后再利用全站仪或者RTK单独作业模式碎步测量进行数据采集。最后将采集的地物坐标，地形特征点坐标输入计算机，按照一定的比例标准绘制成图形，对点、线、面状地物按照标准上符号，并按标准制图分幅，打印输出。测绘过程中，需要根据大小，位置进行测定，确定大小、伸缩变形程度。这些问题如果处理不及时，会直接影响图纸测绘的效果和比例标准。另外，仪器陈旧、工序复杂、人员素质、质量管理不足等都直接影响大比例图形的精度。采用全方位的误差分析，按照测绘标准，准确的判断误差问题，分析测绘的区域面积，地形复杂水平，环境的恶劣情况，确定有效的测绘方式。传统大比例尺地形图测绘工作强度大，实测人员素质要求较高，而且作业时间长，工作量大。采用无人机摄影方法的测量，灵活机动，航摄条件宽松。解决了面积不太大测区情况下传统大比例尺工作时间长，精度不足的问题，降低经费的同时，节约了成本，提升测绘工程效率。

　　二、现代航测航空摄影测量特点

　　所谓航空摄影测量，主要是以飞机或者是其他飞行设备为基础，安装航摄仪器，提前制定好飞行路线，其中配备的航摄仪器可以对遥感影像进行连续获取，实现对航摄有效区域的影像获取。之后，工作人员可以利用摄影测量工作站，通过控制测量，利用相片联测控制点数据进行空三加密，构建三维立体采集等工作内容，最终呈现出不同形式的地图产品。站在实际工作角度来说，航空摄影测量作业主要涉及两部分内容，即航测外业和航测内业。其中，航测外业主要进行像片获取、像片控制点联测等工作[2]。内业作业主要是处理得到的影像，以及三维立体数字摄影测量数据采集，数据编辑等内容。采用飞机运载航摄仪进行航测也有很多限制，例如危险区域成图很难获取数据，受空域管制申请空域周期长，受天气的影响在一定飞行高度下影像数据不合格等不利因素，飞机的租用受限制多，价格昂贵，小面积的测区大比例尺航测成图用这种方式成本过高。

　　现阶段的无人机摄影技术相比以往的航空航天摄影测量，在数据精度与可操作性上得到了提升，通过无人机飞行器，测量人员能够及时转变测量角度，通过操控无人机，得到自己想要的数据信息。与此同时，利用无人机还能实现自动采集三维模式建模影像数据的技术要求，在采集地形、地物信息的基础上，对地面起伏、地物纹理和地形空间等信息进行整理，促使三维立体模型能够尽快建立起来。无人机摄影测量有效的弥补了航空摄影测量的一些缺点，具有低空作业、灵活机动，使用便捷，成本低的特点，可以有效补充和解决航空摄影测量存在的问题。但是存在太大面积测区的无人机测量不太便利，续航能力差、飞行稳定性差，小像幅内业采集加密难，航片数较多等问题。

　　三、无人机航测在大比例尺地形图测绘中的应用

　　(一)测量区域分析和航拍设计

　　要利用无人机无人机摄影技术进行大比例地形图的测绘，首先需要进行测区设计，大体掌握测量区域范围和基本情况，合理设计航拍过程与航拍路线，全方位采集地形信息。无人机需要通过航拍对地形信息进行采集，如果操作人员对地物、地形没有基本位置掌握，很容易在信息收集过程中发生意外，甚至损坏无人机。另外，测量人员还要了解测量区域的坐标参数、控制点情况、测量区域面积，根据实际需要布置传感器，调整分辨率，设计合理的航拍路线。

　　(二)地面站控制系统

　　在地面控制系统构建上，主要内容包括数传电台、地面站软件以及计算机三方面。站在实际工作角度来说，控制系统在飞行数据和定位信息获取上，主要是借助于控制软件的实时显示，在获得飞行数据和坐标内容同时，还能通过计算机地面软件系统，统计出飞机飞行的实时参数和航线，对无人机的飞行进行遥控指挥。通过上述操作，整个无人机的自动驾驶能力也会得到进一步强化，工作人员可以在其系统之中事先输入好飞行轨迹，确保其航线飞行任务的自动执行，只有这样，才能让航迹任务得到有效更改。

　　(三)像控点的设置

　　在无人机航测过程中，像控点的设置会使航测成图质量受到影响，选择相对适宜的控点，可以稳步提升航测成图精度，否则成图质量会降低。由于地形变化较大或植被覆盖率较高时，像控点极易被覆盖，进而使无人机航测工作难以进行，导致翘曲问题的出现，并且获取的航测数据精度较低，影响航测的基本质量。因此，若遇到地形相对复杂的航测任务，需要全面分析待测区域地形的实际情况[3]。

　　(四)立体采编测量

　　无人机在采集完相关数据与测量后，还要及时对地形内部野外施测的数据进行统一的核准和编辑，以保障无人机对地形圖测绘收集数据的准确性。在实际操作中，必须重视收集到的节点数据，在无人机数据采集完成后，工作人员需手绘等高线和水涯线，在熟悉地形地势的同时也加强了自身业务能力和工作效率，促进了地形测绘图的准确性，。

　　(五)测绘大比例尺地形图的作业应用

　　无人机航摄测绘大比例尺地形图生产中的国内应用例子很多，它基于地形结构简单、地势平坦地区的数据成果经实地精度检测，成果满足大比例尺地形图精度要求，作业效率也较传统测绘模式和航空摄影测量模式有大幅提高，有效提高了生产效率，缩短了生产周期，加快了内、外业一体化作业流程。满足了测绘工程项目建设快速完成测绘任务的要求。对大比例尺地形图测绘手段进行了有效的补充和完善，为大比例尺地形图快速测绘提供了新的技术手段。

　　四、结语

　　总而言之，无人机摄影测量技术在大比例尺地形图中的使用不仅能够降低测绘工作的人力物力，降低测绘周期，更重要的是能够创新测绘流程，弥补传统测量和航空摄影测量的不足，提升数据收集的效率与准确度，促使工程测量的高效率发展。低空无人机航摄系统凭借低空作业、机动灵活、高分辨率、高精度、低成本的特点，已广泛应用于城市规划，应急测绘、环保监测、工程勘察等领域。随着无人机航摄技术的不断成熟，续航能力差、飞行稳定性、小像幅等缺点也将逐步得到改善，具有更广阔的应用前景和优势。

　　【参考文献】

　　[1]马静，石莹.浅谈倾斜摄影测量在大比例尺地形图测绘中的应用[J].测绘标准化，2017，33(03)：46-48.

　　[2]卢隽.无人机航空摄影测量在地形图测绘中的应用探讨[J].河南建材，2018，20(4)：50-51.

　　[3]孙亮.无人机航摄系统测绘大比例尺地形图的精度分析[D].昆明理工大学，2017.

　　推荐阅读：《中国测绘》(双月刊)1992年创刊，作为国家测绘地理信息局主管、中国测绘宣传中心(中国测绘报社)主办的公开发行的行业期刊，承担着面向全国测绘系统、行业、企业宣传党的方针政策。

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