无人机摄影测量在数字化地形测量的应用

无人机摄影测量在数字化地形测量的应用

李新 叶凡 范根 江泽 赵秦龙

超高压输电公司曲靖局 云南省曲靖市 655000

摘要：无人机测绘技术是出现在航空摄影测量和遥感领域的一种现代测绘技术。该技术可以快速、及时、完整地获取地理信息。具有飞行高度低、分辨率高、数据采集速度快等特点，能够满足工作的实时性要求，获得的高分辨率影像数据对于地理信息处理和应用具有重要意义，在测绘科学技术领域成为研究热点。

关键词：无人机；摄影测量技术；数字化地形测量

引言

无人机技术用于数字测量。可以使用安装的相机在高空拍摄广角和3D照片。自动化程度高，获取的信息完整准确。因此，用于道路测绘、全景成像等有广泛的应用。无人机航拍技术捕捉到的地面场景不易失真，可以对原始场景数据中的信息进行处理，获得理想的观看效果，易于人眼识别，易于直接使用。因此，它带来了良好的用户体验，具有很高的科研和商业应用价值。

1无人机航测技术概述

1.1 技术原理

无人机测量技术是基于航空摄影测量的基本原理，利用无人机（UAV），配备专业的数字航测设备，通过航拍获得高清晰影像数据（照片），通过数据分析处理软件对影像数据进行精细化处理，可以快速获取地理信息，生成测量产品，满足测量需求。

1.2 无人机航测技术航拍特点

无人机航拍技术是在传统航拍技术的基础上发展起来的。它主要利用无人机高空无障碍飞行和搭载的摄像头全方位操作的能力。可以在机动性和灵活性的基础上进行高效拍摄，尤其是在人们难以进入的区域，具有不可替代的优势。无人机拍摄的图像非常清晰，可以用不同的比例标准进行可视化，常用于小区域（如各种道路、桥梁、海岸线等）的摄影测量过程。

2无人机摄影测量技术的特点和作用

2.1 准时性好，成本低

在测绘行业，传统的测量技术是使用卫星进行测量的，成本高，时效低。然而，无人机可以弥补这一不足,它具有很好的准时性和低成本。测量数据方便准确，可为地形测量提供有效数据。与人工测量相比，有效扩大了测量范围。

2.2 测量数据精度高

在大比例尺低空地形图中，测量误差主要由仪器误差、人为误差和天气等外界因素引起。如果配合GPS辅助控制测量，无人机测量的实际测量精度可达亚米级精度可达1:1000，可满足地图测量规范大比例尺地形的精度要求。同时，从无人机测量拍摄的照片中可以获得大量的3D地理信息。这些地理信息可以通过平差计算进行修正，进一步提高无人机测量的精度。因此，在地形测量中，无人机测量技术可以保证较高的数据精度，满足测量精度规范的要求。

3无人机摄影测量技术在数字化地形测量方面的应用方法

3.1 空中三角测量分析

在确定空中三角测量方案时，应做好准备工作。有2种计算测绘技术系统可供选择，一种是无人机巴特勒遥感成像综合测绘系统，另一种是可选的PAT-B波束调整软件。计划完成后，需要重点改进工作的细节。在准备数据时，工作人员必须统一格式。最好将所有图像转换为jpg格式。收集数据的相机也值得注意。必须确定相机的焦距，并根据实际情况确定测量路径，需要了解实际情况。由于各种原因，无人机没有配备专业的相机，所以存在畸变不好也是正常的，尤其是照片的边缘容易出现边缘畸变，所以专业的处理软件必不可少。必须及时准确地输入图像和处理过的数据，并设置精确的参数，以确保软件能够自动定位。这样做可以明确测量过程中的航向偏差量，而且由于软件的自动定位技术，去除多余的图像点也很简单，连接点也可以进行交错和编辑。测量结束后，必须及时对数据进行处理，确保数据符合要求，并使用相应的软件进行数据分析。

3.2 光控测量

应用无人机勘测技术进行地形勘测时，首先要设计摄影控制点，根据勘测区的实际情况、拍摄跨度和现场勘测精度要求，确定基线并进行检查。摄影控制点部署后，可采用GPS静态测量、GPS-RTK动态测量或全站仪电缆测量，与测区高级GPS控制点联合测量进行摄影控制测量。为保证照片质量，应在照片控制点处设置人工标记。设置好摄影检查点后，应检查无人机上的摄像设备，确保设备运行正常，为下一步航拍做好准备。

3.3 航空侦察摄影

随着21世纪科学技术的发展，航空摄影测量技术变得越来越重要。无论是军用还是民用，都能体现一个国家的综合实力。我国正处于国家全面繁荣的关键时刻。无人机设备的应用无疑成为了科技的突破口，也成为了地形测量的关键因素。在航测方面，无人机测绘技术的升华和系统功能的合理利用，更有效地解决了特殊环境下的成像问题和相应的数据转换问题。基于摄影系统和GPS定位系统拍摄的图像，将获取的图像内容与位置信息有机结合，逐步生成丰富的图像信息。通过使用渲染和图像合成技术，不断整合图像的内容，经过信息系统的分析处理，生成高精度、高质量、高效率的数据图像，不仅大大提高了响应速度对特殊条件和特殊地点的可控性也保证了测量的及时性、稳定性和准确性。

4提高无人机摄影图像精度的方法

4.1 优化装备选择

空中侦察无人机的选择可以按照动力模式、飞行模式和起降模式进行分类。按动力方式分为油动无人机、电动无人机和混合动力无人机；按飞行方式分为固定翼无人机、旋翼无人机和固定翼旋翼组合无人机。起降方式分为垂直起降无人机、弹出式降落伞降落无人机、手推式自动降落无人机。相机选择应遵循以下原则： (1) 植被稀疏时，在满足地形起伏要求的情况下，应选择焦距最短的相机进行数据采集，因为在同一高度，单张照片覆盖面积大，同一面积所需的路径和图像帧数少，航拍效率高； (2)根据地形的波动和无人机的飞行高度范围来选择相机的焦距。光轴垂直平面内的起伏，即勘测区域内具有40地面坡度的非波浪形坡度，波动为零； (3)具有RTK功能的无人机有特权。

4.2摄影分区和航线布设

航拍区域划分应遵循的四项原则：区域边界必须与地图轮廓相一致；区域内地形的高差不得大于相对高度的1/6；地形高差调整到原则2，在保证路线线性的情况下，分割段尽量大，以完全覆盖整个拍摄区域；当地面高程差较陡、地形地貌差异较大或有特殊要求时，可能会打破摄影分区的划分。路线设计应遵循四个原则： 路线一般平行于地图轮廓从东向西飞行。在一定条件下，它们还可以从北向南飞行或沿航线、河流、海岸、边界等飞行；曝光点应尽量使用数字高程模型根据地形波动。逐点设计（航向重叠不大于65%时）；拍摄水域和海域时，尽量避免在主要点落水，并确保所有岛屿达到全覆盖并能形成一对立体图像；射击区域边界的覆盖要求超出射击区域边界的航向覆盖不应小于两条基线，超出射击区域边界的横向覆盖一般不应小于图像帧的50%。在方便实现图像控制点且不影响房屋正常加密的情况下，超出拍摄区域限制的侧边覆盖不应小于图像帧的30%。

结束语

数字化地形测量不是一项简单的任务，它需要技术人员依靠无人机设备及时准确地测量地形，从根本上提高地形认知和应用。无人机摄影测量技术在测绘工作尤其是数字化测绘工作中发挥着重要作用，提高了测绘工作的整体效率。因此，在未来的测绘过程中，测绘人员应引入无人机摄影测量技术，充分利用该技术，推动城镇化快速发展。此外，随着无人机测绘技术应用范围的扩大，数字化测绘变得越来越方便。通过技术人员的不断研究和各种测绘技术的不断改进，相信未来我国无人机技术将达到更高的水平。

参考文献

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