无人机航测在地形测图中的应用

无人机航测在地形测图中的应用

臧淑敏,张玉河

高密市凤城测绘有限公司 山东省潍坊市 261500

摘要：我国科学技术在快速进步，地形测量技术也在不断发展。无人机行业技术具有成本低、灵活度高以及安全性高等优势，可以获得有效的测量数据，基于此，本文对无人机航测系统概述以及无人机航测在地形测图中的应用进行了分析。

关键词：无人机；航测；地形测图

1 无人机航测系统概述

目前随着我国测量行业的不断发展，传统的测量技术已经无法满足现代测量的要求，因此出现了许多先进的测量技术，与其它测量技术相比，无人机航测技术具有独特的优势，受相关工作者广泛欢迎，并且加强了对无人机航测技术的研究，并取得了一定的成就。无人机航测系统主要由于传感器、飞行平台、飞行控制系统以及地面监控四个部分组成，在具体的工作中，按照要求进行合理的测量，以此获得更加全面、有效的数据，充分发挥无人机航测系统在测量过程中的应用。

在地形测量中，应用无人机航测系统，必须充分了解无人机航测系统的特点，具体主要有以下几个方面：首先无人机航测系统在运行过程中，地面状况以及天气条件对其工作产生的影响较小，而且周期短，作业灵活，可以有效应突发状况；其次对于无人机相关设备的维修和管理比较简单，维修成本低，无需要投入过多的人力、物力；再次无人机航测技术具有较强的高分辨率，一般情况下，在小范围信息获取中，无人机航测技术更具优势；最后无人机携带方便，且转场较快，使得测量工作更加的便利。

2 无人机航测在地形测图中的应用

2.1 地形图精度检测

在正式进行地形图精度检测前，需要基于对6条基线跨度平差所得到加密成果来完成对立体模型的设置，以此为基础对不同比例下试验图所应当具有的要素进行采集与绘制，以此配合对调绘地图的检查与调整，基于测绘资料完成对数字线划图DLG的制作，并通过野外实际检查点的设置，来分析其DLG成果的精度表现。结合我国相关部门所制定的GB/T24356-2009《测绘成果质量检查与验收》标准来对该案例1:1000与1:2000比例地形图平面精度进行监测后可以发现，其自身的监测点主要为固定道路交叉点、水沟交叉点、明显的田埂交叉点等区域，并以此为基础对布设后的像控点进行联测。而在完成精度检测后可以发现该案例中所完成的1:2000地形图平面与高程精度均符合对应的标准，并且在平地与丘陵成图上有着良好的标准。而1:1000地形平面在精度上虽然符合航测的业内水准与平地丘陵成图标准，但在高程精度上的表现却相对较差。

2.2 航空摄影

无人机在进行航空测量前，有关人员需对监测区域内的山地、高层建筑、水系等进行基本了解，熟悉监测地区的大小以及形状，并根据当地的雨、雾、风力风向、光照强度与云层高度做好充分的准备工作。综合考量相机的焦距、相幅、分辨率要求之后对无人机飞行航线进行规划。无人机航测的摄影相机应使用高性能的产品，高性能的相机能够确保获取到清晰、准确的数据图像，降低了后期图像数据处理、分析的难度，提高了测量结果的准确性。同时，航空摄影应在要求的航拍时间内，科学选择地表植被，优先选择在无扬尘、云雾少、大气透明度好且对成像影响小的天气下进行。其次，在分析当地的地形条件后，根据相关规范中太阳高度角的具体要求，合理选择航空摄影的时间。

2.3 无人机航测技术支持下的地形图测绘分析

无人机航测技术主要是在原有图像传感系统上进行优化，通过高精度、高像素的成像模式，将采集到的数据信息映射到数据模型中，再通过数据模型分析出地质空间结构。此外，通过无人机对地区环境信息进行测量，可避免出现数据延时传输的问题，保证各类数据机制的建设与运行，满足系统基准数据的录入需求。在对无人机传感装置进行选择时，主要是以普通类成像装置为主，以测定不同监测情况下所能达到的极限值。当然，普通相机与专业相机相比，无法实现空间定位，像素值较低，但其所测定的相关参数具有较高的可描述性。采用相机测量装置采集数据信息之后，需通过线性测量法、方差计算法、空间交互法进行综合运算，确保数据信息所呈现出数据精度值可作为数据校验的基准。需要注意的是，以数据信息为基准的空间定位模式在一定程度上会呈现方位误差问题，如果以单一数据作为空间结构的界定基准，将导致实际运算过程中存在较大的精度问题。这类问题可通过对网络节点下的数据信息进行数量控制，分析整个空间结构，再结合模型算法测定出具有空间方位性的数据。此外，如果数据信息呈现出线性分布、面性分布时，为保证整个数据信息的测量精度，需先确定数据在时间、空间节点下所具备的属性，然后结合系统运算机制，对存在的数据信息进行校验，确保不同空间位置所呈现出的差值具有针对性。

2.4 DLG制作

以EPS地理信息工作站为矢量绘图平台，通过底层开发在绘图平台中内置测图模块，利用倾斜摄影模型进行高精度大比例尺地形数据的矢量采集工作，无需佩戴立体眼镜，根据影像及自动空三生成的三维模型直接定位地物要素的三维信息。软件内置地类地物属性模块实现要素编码分类，经整理形成DLG数字线化地形图。

2.4.1模型一键承载

基于矢量绘图平台底层结构优化和算法研究，采用“金字塔模型”自主实现模型一键承载、快速浏览，解决海量倾斜数据对计算机硬件要求高的瓶颈问题，为后续模型快速浏览、数据制作打下坚实基础。

金字塔层次模型表示多分辨率级别的分层模型，采用纵向分层，横向分块的策略来构建。金字塔每一层代表一个分辨率级别，从上往下分辨率越来越高（数值越来越小），但每一层表示的范围都是整个原始地形的范围。金字塔各层的分辨率之间存在一个倍率关系，通常倍率取为2（便于采用四叉树结构组织数据）。

2.4.2模型切割

由于飞行因素影响、数据采集质量、现场条件限制、建模机制选择等原因，无人机倾斜摄影模型数据常常出现空洞、悬挂、遮挡、扭曲等，因此需要对模型进行切割显示处理，避免对后续数据提取存在影响。

2.4.3建筑轮廓特征提取

建筑轮廓特征提取时，充分利用倾斜模型中建筑物侧面数据量大、精度高的特点，通过给定建筑物侧面基点自动生成轮廓点功能，解决建筑物外轮廓点部位分辨率不高、特征提取定位不准、精度不足等问题。该功能不受同一高程平面限制，任意选取建筑物侧面数据精度最佳位置作为给定基点，使建筑轮廓特征提取精度得到显著提高。

2.4.4线形地物特征提取

通过矢量绘图环境对倾斜模型三维浏览，结合模型丰富的纹理信息，能够有效识别主要线性地物的类型及走向，实现快速提取道路、花圃、斜坡、陡坎等线性地物的平面位置、高程及属性特征。矩型的房屋使用“五点房”功能，选择“五点房”以后，输入房屋的编码，选择第一条边上的两个点和其他边上的各一个点即自动生成DLG数据。

3结束语

综上所述，地形图测绘过程中，依托无人机航测技术，可对地区内各项环境因素通过空间模型描述的形式彰显出来，保证各类数据信息的获取与传输具有针对性，为相关领域提供精准的数据支持。期待在未来发展过程中，无人机航测技术的研发与应用，能够实现智能化、续航化的操控，以满足各类复杂地形的测量。

参考文献：

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