李玉標(biāo)

（中國建材集團(tuán)工業(yè)地質(zhì)勘查中心湖北總隊，湖北 武漢 430030）

在地形測繪工作中，通過航空攝影技術(shù)采集各種地理信息是重要的測量技術(shù)。近年來，無人機技術(shù)在我國的發(fā)展十分迅猛，發(fā)展出利用無人機技術(shù)開展航空測繪的新型測繪技術(shù)。這種技術(shù)應(yīng)用更加靈活便捷，顯著提高了測量效率，也提高了地形測繪工作的安全性，因此，在地形測繪領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景。

1 在地形測繪工作中應(yīng)用無人機進(jìn)行航空測量的技術(shù)優(yōu)勢分析

1.1 無人機能夠更加及時地獲取地理信息

無人機進(jìn)行航攝測繪，受天氣因素影像相對較小，能夠?qū)Σ杉牡乩硇畔?shù)據(jù)進(jìn)行實時傳輸，提高了地形測繪的時效性，能夠在保證影像數(shù)據(jù)精確性的基礎(chǔ)上，對數(shù)字圖像進(jìn)行三維轉(zhuǎn)化，使數(shù)字圖像轉(zhuǎn)化為可視化程度較高的三維圖像，從而為地形測繪工作提供了更加直觀有效的參考數(shù)據(jù)。此外，無人機測繪技術(shù)還可以與航空測繪以及衛(wèi)星遙感等測繪技術(shù)相互配合，從而全面提高地形測繪的整體精度。

1.2 無人機技術(shù)更加靈活機動

無人機航攝測繪主要是利用其內(nèi)部配備的高精度數(shù)字化成像儀，其能夠在垂直或者傾斜狀態(tài)下完成攝像任務(wù)。此外，應(yīng)用無人機進(jìn)行測繪，可以事先設(shè)定其飛行航線，并采用自控飛行方式來進(jìn)行測繪，這樣就是在工況較差的條件下保證數(shù)字圖像的精確程度。而且無人機測繪還可以一次性設(shè)置多個航測點，這樣無人機在采集重點測繪區(qū)域地理信息的同時，也能夠采集其周邊地區(qū)的地形信息，使測繪效率得到了明顯的提升。

2 在地形測繪工作中應(yīng)用無人機開展航空測量的技術(shù)分析

2.1 無人機測繪的布設(shè)像控點技術(shù)

布設(shè)像控點是一項比較復(fù)雜的無人機航攝測繪技術(shù)。其主要包括布設(shè)區(qū)域網(wǎng)和測量像控點。其中，布設(shè)區(qū)域網(wǎng)是以平高點技術(shù)為基礎(chǔ)，其要求在航線方向上應(yīng)至少有4條基線的跨度。對偏遠(yuǎn)山區(qū)等地區(qū)進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)布設(shè)時，基線的數(shù)量則應(yīng)不少于6條，同時還要設(shè)置2條以上的旁向跨度基線，以保證測繪的精度。此外，如果測繪區(qū)域較為不規(guī)則，那么在布設(shè)區(qū)域網(wǎng)時應(yīng)對其凹凸拐角處適當(dāng)增加平高點的設(shè)置。第二步是測量像控點。在該技術(shù)中，其起算點以及檢測點主要采用的是GPS定位的D級和E級控制點，同時與控制手帳和接收設(shè)備向配合，通過網(wǎng)絡(luò)與RTK-GPS系統(tǒng)實現(xiàn)連接，從而利用RTK技術(shù)來對像控點進(jìn)行測量工作。

2.2 無人機測繪的空中三角測量技術(shù)

無人機航攝測繪技術(shù)，一般是通過空三角模式來對像控點進(jìn)行測量。在空三角測量技術(shù)中，選擇空三角加密點以及測量加密的空三角點是其中的重點技術(shù)環(huán)節(jié)。在選擇空三角加密點時，應(yīng)選擇被測區(qū)域中相對突出的位置，同時對標(biāo)識加密點的距離進(jìn)行準(zhǔn)確控制。如果應(yīng)用無人機航攝技術(shù)來對比例尺為1：1000的地形圖進(jìn)行測繪時，其空三角加密點應(yīng)將標(biāo)識距離控制在1.0 mm以上。如需對河道航線以及山谷等地區(qū)進(jìn)行布設(shè)加密點時，要適當(dāng)增加航測節(jié)點間的標(biāo)準(zhǔn)高度差，以防止過大的高度差影響相對定向的穩(wěn)定性。

完成布設(shè)空三角加密點的布設(shè)工作后，可以對空三角進(jìn)行測量。其測量操作包括前期的準(zhǔn)備工作、確定內(nèi)定向、相對定向和絕對定向，以及測量數(shù)據(jù)的傳輸?shù)?。在?yīng)用無人機技術(shù)進(jìn)行航測時，還要合理控制其像素精度，一般采用1/3或者2/3像素，在對復(fù)雜地形進(jìn)行測量時，可對像素進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

2.3 無人機測繪的數(shù)字化測圖以及繪圖技術(shù)

數(shù)字化測圖主要通過采集立體數(shù)據(jù)以及對數(shù)字編碼進(jìn)行編輯等來完成數(shù)據(jù)測量工作。另外，在對數(shù)字地形圖進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時，目前主要通過CAD系統(tǒng)來完成編制大比例尺地形圖的任務(wù)。同時，利用相關(guān)編輯軟件可以對線形圖像信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化，并構(gòu)建數(shù)字化模型，從而為圖像數(shù)據(jù)的分析提供更加準(zhǔn)確的參考依據(jù)。數(shù)字化圖像通過系統(tǒng)的自動化操作以及人工作業(yè)方式來完成定向作業(yè)。影像數(shù)據(jù)在被導(dǎo)入程序中后，系統(tǒng)將通過自動配置來獲得DSM數(shù)據(jù)，再通過對圖像數(shù)據(jù)的濾波調(diào)整來獲取DEM地形圖像。然后測圖系統(tǒng)就以此為基礎(chǔ)制作正蛇影像，優(yōu)化調(diào)制數(shù)字航攝的測量模塊。調(diào)制時，主要是以單獨像對范圍為基礎(chǔ)，圍繞像主點來對整體相片進(jìn)行調(diào)制糾正，從而獲得正射影像。

2.4 無人機測繪的外業(yè)補測技術(shù)

傳統(tǒng)航攝測量技術(shù)在測量地形特征較為復(fù)雜的地區(qū)時，難以對地形結(jié)構(gòu)的死角或其他隱蔽性較高的地理環(huán)境進(jìn)行有效測量，這需測量人員通過外業(yè)工作進(jìn)行補測。而在補測中為了對航攝測量的精確度進(jìn)行驗證檢查，測量人員主要采用的是選擇一個小范圍的測量結(jié)果來與航攝測量的繪圖加以比較分析，從而發(fā)現(xiàn)測量誤差，加以改正。也可采取對航攝測量存在困難且隱蔽性較高的地區(qū)進(jìn)行補測，再對測量結(jié)果進(jìn)行比較分析，這樣可以確保及時發(fā)現(xiàn)測量誤差并加以修正，以提高測量的精確程度。

3 無人機航空攝影測量技術(shù)在地形測繪中的實踐應(yīng)用

3.1 某地形測繪工程項目概述

某地形測繪項目是對某市的高速公路工程進(jìn)行測繪，該工程等級為二級，線路全長100 km，公路整體路段地勢較為平坦，呈現(xiàn)平緩順直特點，路基路面結(jié)構(gòu)主要采用瀝青混凝土。在本次地形測繪工作中，為了減少對高速公路正常運行的影響，根據(jù)相關(guān)的測量技術(shù)規(guī)定和操作規(guī)范，采取帶狀地形圖的方式，其比例尺確定為1：2 000。在實際測量時，采用的是國家坐標(biāo)和高程定位技術(shù)，并設(shè)定等高距為3 m，測量中主要使用無人機進(jìn)行航空測量。

3.2 無人機測繪技術(shù)的實踐應(yīng)用

應(yīng)用無人機技術(shù)對該工程項目進(jìn)行航空攝影測量時，需進(jìn)行空三角加密，其測量分析的主要操作過程包括：首先進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)定，本次測量將原始數(shù)據(jù)呈現(xiàn)格式設(shè)為jpg格式。然后用無人機所配備的航空攝影儀器設(shè)備進(jìn)行校正，對相機焦距、像元大小、像主點的坐標(biāo)值以及各種參考數(shù)據(jù)逐一進(jìn)行校驗，以保證其準(zhǔn)確性。另外對控制點的坐標(biāo)數(shù)據(jù)以及航拍攝影的POS數(shù)據(jù)加以確認(rèn)，從而保證空三角加密和無人機的航線設(shè)定相適應(yīng)。

在應(yīng)用無人機技術(shù)對該工程項目進(jìn)行航空攝影測量時，還需校正畸變差。為了解決數(shù)字化相片邊緣畸變嚴(yán)重的問題，在工作中采用能夠?qū)?shù)字影像進(jìn)行自動校正的航攝設(shè)備，其通過VzLowCor技術(shù)能夠自動修正航攝影像的畸變以及主點偏移等問題。

本次測量，實現(xiàn)了相對定向的自動化操作，不僅使相對定向點的分配更加合理，同時，也滿足了本工程測量要求數(shù)字化相片中相對定向點的數(shù)量達(dá)到900個以上的要求。另外，通過應(yīng)用PAT-B平差軟件來解算區(qū)域網(wǎng)平差，能夠提高空三角加密的測量輸出效率，有效地提高了測圖質(zhì)量，從而實現(xiàn)對控三加密數(shù)據(jù)歸檔并進(jìn)行有效存儲的目的。

4 結(jié)語

新型無人機測繪技術(shù)的應(yīng)用有效提高了地形測繪的工作效率，為我國的城市規(guī)劃、水利交通等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)以及各種工程項目提供參考數(shù)據(jù)。無人機技術(shù)在地形測繪領(lǐng)域中的應(yīng)用也使我國的測繪行業(yè)向?qū)崟r化、全天候以及全天時方向的發(fā)展，并且能創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，是我國地形測繪技術(shù)的主要發(fā)展趨勢之一。