吳姝君

（包頭市測繪地理信息研究院，內(nèi)蒙古 包頭 014030）

我國城鎮(zhèn)基礎設施的不斷完善，對當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展起到了很大的推動作用。而在社會建構(gòu)的過程中，對土地資源的保護就顯得尤為重要。因此，在新的社會發(fā)展格局下，更要強化對土地資源的有效利用，從而保證我國經(jīng)濟社會的穩(wěn)定發(fā)展。采用無人機航拍測量技術(shù)，既可提高測繪精度，又可有效減輕測繪工作量，節(jié)省人力資源?？梢哉f，在地形圖制圖學中，強化無人機航拍技術(shù)的運用，不但可以提高城市的現(xiàn)代化建設水平，而且可以整體帶動整個城市的發(fā)展。

1 無人機航空攝影測量技術(shù)原理及特點

“隨著現(xiàn)代社會科技水平的不斷提高，無人機航拍技術(shù)的發(fā)展使得傳統(tǒng)的航拍技術(shù)得到了極大的改善?！盵1]在該技術(shù)的運用過程中，通過將航拍設備安裝到無人機上，可以對地面進行連續(xù)拍攝，而專業(yè)的操作員則可以通過對地面控制點的測繪來完成對地面的測繪。

1.1 無人機航空攝影測量的原理

在無人機航拍測量工作中，測量技術(shù)的工作原理為：在進行測量之前，根據(jù)不同的具體情況，確定最優(yōu)的飛行路徑，確定起始點和落點，然后對無人機進行分配。根據(jù)每一項任務的具體內(nèi)容，盡可能地簡化路線，保證無人機的使用成本最低，同時還能將需要的視頻和數(shù)據(jù)采集下來。在對這一次的工作任務有了一個大概的認識和探討之后，就可以挑選出一種適合自己的無人機，然后按照需要的攝像機數(shù)量和結(jié)構(gòu)來挑選一種適合自己的平臺，然后按照無人機的實際情況，來挑選適合自己的攝像機。將合適的攝像機安裝在無人機上，并選擇一條最簡單、最合適的路徑，既能降低成本，又能將無人機在飛行中造成的傷害降到最低。

1.2 無人機航空攝影測量技術(shù)的特點

“無人機最大的優(yōu)點就是方便，體積小，便于攜帶，有專門的駕駛員駕駛，可以迅速抵達目的地”[2]。正常情況下，無人機的工作并不會受到天氣的影響，但如果遇到極端惡劣的天氣，他們就得另外找個合適的日子了。而且它對著陸地點的要求也不高，不像普通的飛機那樣，需要一條長長的跑道才能起飛。起降很方便，一般都是在人跡罕至的公路、草地、空地上，用降落傘或者遙控滑翔就能完成?！盁o人機航拍測量是一種利用高精度數(shù)字相機和攝像機協(xié)同工作來高效獲取空間信息的方法，具有高效率、高速度、高靈活性、靈活性強的優(yōu)點，可以實現(xiàn)對視頻圖像的實時、精確采集，對人力、物力等資源的需求非常小”[3]。它具有很廣的應用范圍，能夠到達人類無法到達的任何地點，能夠高效地采集到無人之境或者是一些難度較大的地區(qū)的高清晰度的航拍圖像。因為無人機的體積很小，而且很靈活，所以和傳統(tǒng)的攝影測量技術(shù)相比，它不需要人工控制，只要在起飛之前，事先設定好一條航線，就可以保證飛機的平穩(wěn)飛行，同時還可以將所拍到的一切信息都傳輸?shù)狡脚_上，整個過程都是保密的，而且不會因為意外而影響到數(shù)據(jù)的收集。

2 無人機航空攝影測量技術(shù)的優(yōu)勢

無人機航拍技術(shù)以其獨特的技術(shù)特點，在地形測繪中運用，可以保證測繪成果的質(zhì)量，為測繪人員提供更為準確的地形資料。無人機以其靈活、便捷的特性，可在天空中任意移動，可從多個方位、多角度獲取地貌影像，可有效克服復雜地貌對測繪作業(yè)造成的干擾，同時搭載于無人機上的其它高科技手段也可保證采集的影像質(zhì)量。在此基礎上，對無人機航拍測量的優(yōu)勢進行了分析。

2.1 操作簡單快捷

無人機航拍測量技術(shù)以計算機系統(tǒng)為主，在測量之前，只要將控制命令輸入無人機中，無人機就可以根據(jù)測量指示執(zhí)行任務，該方式簡便、快速，可以在很短的時間內(nèi)完成大范圍的測繪。該方法相對于常規(guī)測量方式而言，不需要耗費太多的人力物力，也不需要事先在特定地點設置測量設備，只需將無人機發(fā)射到測量點，就可以實現(xiàn)對目標的實時采集。一名工人就可以操縱多架無人機，一人一天就可以完成許多人一星期的測量工作。無人機攝影測量技術(shù)因為操作簡便，在測繪產(chǎn)業(yè)中得到了廣泛的應用，伴隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新，它的應用領域也在逐步擴展，在今后它將會是業(yè)界的一項重要的應用。

2.2 作業(yè)成本較低

傳統(tǒng)的地形測繪方式，其費用投入較高，尤其是人力、時間等方面。傳統(tǒng)的測繪方式是先在測區(qū)布設測量設備，再進行協(xié)同作業(yè)，受地形條件的制約，其成果的準確性不高，因此，如果要獲得更快的施工進度，就必須耗費大量的人力物力。無人機航拍測量是一種有效的手段，由于其工作地點多在天空，因此對其測量的因素很少，盡管惡劣天氣會對其飛行造成一定的影響，但仍可選取有利的氣象條件。在測量過程中，無人飛行器能夠迅速地調(diào)整觀測方位，對同一地區(qū)進行多組影像采集，并對采集到的影像進行分析，從而確定地貌特征。通常一個工作人員可以操縱多個或數(shù)十個無人機來完成拍攝，這樣既節(jié)約了人力，又保證了拍攝的效率。

2.3 拍攝精度較高

經(jīng)過一段時間的發(fā)展，無人機航拍測量已經(jīng)比較成熟，利用無人機航拍測量可以得到更高的測量精度。同時，該系統(tǒng)還采用了各種先進的攝影、定位技術(shù)，使得該方法得到的數(shù)據(jù)誤差很小。對現(xiàn)代測繪產(chǎn)業(yè)來說，測繪精度是衡量其競爭力的一個重要指標，高精度的測繪成果代表著測繪單位的技術(shù)水平，因此，無人機航拍技術(shù)在測繪企業(yè)中得到了廣泛應用。另外，無人飛行器探測受地形干擾少，特別是受地形遮擋的影響，在空中進行探測可以得到廣闊的視角，大大提高了測繪效率，縮短了測繪工作的周期。“隨著測繪技術(shù)的進步，無人機航拍的速度也會越來越快，這將給測繪業(yè)帶來一次技術(shù)上的變革”[4]。

3 地形圖測繪期間無人機航空攝影測量技術(shù)的應用研究

3.1 無人機像控點布設

無人機航拍的精度常常受航拍點布設方式的影響，因此，在實際應用過程中，必須加強對航拍點的合理布設。在進行無人機航攝時，要遵循如下幾個原則：一是要把像點布置在地面上容易辨認的地方，例如十字路口交叉、斑馬線等。但有些路標并沒有被用來安放，例如，沒有固定標記物或者沒有檢測價值的標記物。二是對影像控點的設置，應盡量設置在高差不大的地方，不宜在坡度有較大變化的地方設置。三是在選擇像控點時，應盡量避開周邊信號的干擾，尤其要避開高壓輸電線路，以減少對后續(xù)工作的不利影響。

3.2 加強對空中三角測量技術(shù)的應用

在正式開展測繪工作之前，工作人員還需要對具體的測繪需求進行分析，在完成了目標地區(qū)的信息收集之后，還需要對空間環(huán)境和測量環(huán)境進行全方位的調(diào)查。同時，專家還應根據(jù)測繪需求，建立一套合理的無人飛行器的飛行航路，使空三工作得以順利進行。在運用空三技術(shù)時，科技人員也要強化空中加密技術(shù)的運用，按照測量需求，對空地位置進行加密，提高相機的特異性，在測量過程中，若遇到一些特別的地形，也要精確地控制高程差，避免影響后續(xù)工作的質(zhì)量和效果。另外，在平臺的定位上，還需要進行空三加密，在適當運用三角網(wǎng)的同時，要對其邊界進行合理的規(guī)劃。由于沒有專門的攝像機設備來支持，所以在技術(shù)操作過程中，技術(shù)人員也要根據(jù)實際情況來進行操作，為了防止在數(shù)據(jù)測量過程中產(chǎn)生錯誤，還需要強化專業(yè)處理軟件的應用，提高測量工作的準確性。

3.3 加強對聯(lián)測像片控制點的關(guān)注

無人機航測技術(shù)用于地形圖的制圖，需要借助聯(lián)測影像控制點，即在完成了對攝影測量控制點的加密之后，根據(jù)所獲得的地理信息來進行測繪。從一定意義上來說，影像的精度會被影像控制點所影響，因此，在具體的制圖工作中，工作人員也必須嚴格地根據(jù)實際情況來確定像片控制點的位置。在這段時間里，工作人員必須把控制點的誤差保持在一個合理的范圍之內(nèi)，從而減少其它在使用過程中發(fā)生的問題。在技術(shù)作業(yè)中，在精確控制基準線的同時，還要結(jié)合測繪比例尺特征，對基準控制點進行預測分析，根據(jù)全國基本控制點的不同需求，進行GPS 技術(shù)的應用與數(shù)據(jù)測量，從而實現(xiàn)在水平與豎向交會處的基線控制。然而，這種方法更適用于平坦的土地，并且在使用GPS 技術(shù)進行像片控制點的時候，工作人員必須對設備進行有效的檢測，以減少工作人員的工作量。

3.4 加強對數(shù)字線劃圖技術(shù)的應用

在運用數(shù)字線繪圖技術(shù)的過程中，工作人員也要借助全數(shù)碼攝影測量工作站的協(xié)助，進行繪圖分析，并借助軟件技術(shù)來實現(xiàn)測量結(jié)果的格式調(diào)整。為了確保測繪工作的高效進行，工作人員應在工作過程中嚴格遵循數(shù)據(jù)模型，對工作方向進行調(diào)整，尤其要關(guān)注的是，數(shù)據(jù)結(jié)果可能會受人為干擾，因此，在工作和技術(shù)操作過程中，要盡量提高影像數(shù)據(jù)的精度，防止人為造成的不利影響。換句話說，只有充分利用測繪工作者的專業(yè)能力，在保證數(shù)據(jù)精度的前提下，不斷完善已有工作中存在的問題，為測繪工作提供更精確、更完備的信息數(shù)據(jù)支撐。

3.5 DOM 工藝技術(shù)的應用

所謂DOM 技術(shù)，是指對照片或數(shù)據(jù)信息進行二次加工，在實時的測量數(shù)據(jù)獲取過程中，可以對偏差數(shù)據(jù)進行校正管理，并根據(jù)系統(tǒng)的操作要求，對數(shù)據(jù)信息進行馬賽克處理，從而提高圖像信息的總體清晰度和準確性。在測繪工作的實施與運行過程中，為了充分利用DOM 的技術(shù)優(yōu)勢，無人機還需要對影像信息和數(shù)據(jù)進行及時的整理研究，以保證在測繪過程中獲得更多、更高價值的數(shù)據(jù)信息。

3.6 誤差糾正技術(shù)

在地形圖制圖中，不可避免地會產(chǎn)生一些誤差，而用有關(guān)的方法來修正這些誤差是十分重要的。在自動采集數(shù)據(jù)的過程中，相機鏡頭內(nèi)的光會發(fā)生折射、反射，從而產(chǎn)生一些誤差。在資料處理方面，可以利用射線在傳輸時的路徑改變特征來處理資料，以達到校正資料的目標。錯誤修正技術(shù)是通過建立一種數(shù)學模型，把公共數(shù)據(jù)錯誤納入模型中，并針對這些錯誤特征選取相應的處理方式，保證了錯誤的準確性。除此之外，它還配備有一套校正誤差的功能，比如當無人機飛行到某一高度時，由于大氣中有水分，會使光線發(fā)生折射、散射、反射等現(xiàn)象，當系統(tǒng)收到這些光線信息后，可以依據(jù)這些光線的變化特征來修正數(shù)據(jù)，以保證測量數(shù)據(jù)的準確性。

4 無人機航空攝影測量技術(shù)發(fā)展展望

無人機航拍技術(shù)比較成熟，但隨著科技的發(fā)展，會有更多的新技術(shù)被運用到無人機上。隨著無人值守航測工作的智能化水平不斷提高，由計算機實現(xiàn)對無人機的自動操控，一名技術(shù)員可操控成百上千臺無人機完成測繪任務，大幅減少企業(yè)在地面測繪方面的投資。在今后的發(fā)展中，無人機航測技術(shù)將向更高的智能化、更高的精度方向發(fā)展，為我國的測繪業(yè)提供更好的服務。

4.1 智能程度更高

“讓無人飛行器具有人類智能是業(yè)界研究者們長期致力的目標，因為它可以更快、更精確地完成各種任務”[5]。從智能發(fā)展的角度來看，計算機算法的升級是至關(guān)重要的，尤其是對測量流程處理的算法，無人機系統(tǒng)不僅要按照測量流程來進行測量，還要在發(fā)生突發(fā)狀況時，對其進行自動調(diào)整，從而提高測量工作的質(zhì)量。高智商讓它能適應更復雜的工作環(huán)境，而地形測繪則可以由它來完成。另外，無人機還可以在不需要測量人員的情況下，自行選取最優(yōu)的測量高度、角度來確定當前的區(qū)域。

4.2 測量精度更高

測量精度是一個至關(guān)重要的問題，在許多行業(yè)中，提高測量精度可以節(jié)約大量的資金。在地形測繪中，提高測量精度有利于人們對地形的認識，其提高主要體現(xiàn)在：地形區(qū)域與邊界區(qū)域的數(shù)據(jù)誤差減小，以及地形所處的空間坐標更為精確。同時，無人機還可以在高空執(zhí)行任務，由于拍照精度的提高，其優(yōu)點是可以獲取更多的視角和更全面的地形信息，而如果要獲取更準確的地理信息，則可以將拍攝的高度調(diào)低。

5 結(jié)語

總之，在地形圖測圖工作中，有效運用無人機技術(shù)，不但可以提高地形圖的精度，而且可以極大地減輕工作人員的工作量，提高地形圖的制圖實效性。因此，在未來的工作中，有關(guān)部門更應加大對無人機航拍技術(shù)的研究與探討，在提高測繪工作品質(zhì)與水平的大環(huán)境下，促進我國測繪業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。