無人機航空攝影測量在地形測繪中的應用

摘要：無人機航空攝影測量技術在我國地形測繪工作中得到了較好的應用，相較于傳統(tǒng)的測繪手段，其具備體積小、質量輕、機動靈活、制造成本低的特點，因而更易于操控，更能確保地形測量信息的完整性和準確性，同時有助于節(jié)約測繪工程成本，因此有必要進一步挖掘該技術的應用價值。本文對無人機航空攝影測量技術展開了簡單介紹，并結合實際調查詳細分析了該技術在現(xiàn)階段我國地形測繪方面的應用與發(fā)展，希望能夠對廣大從業(yè)者有所啟發(fā)和幫助。關鍵詞：無人機；航空攝影測量；地形測繪；應用分析

目錄TOC\o"1-3"\h\u4199引言 引言在科技水平不斷提升的同時，我國地形測繪技術也歷經(jīng)了多次的調整和創(chuàng)新，其中數(shù)字化的攝影測量方式在近幾年的時間里發(fā)展迅速，逐漸收獲了廣大從業(yè)者的喜愛。無人機航空攝影測量是數(shù)字化測量的一種代表形式，其在地形測繪活動中的應用優(yōu)勢十分突出，對此下文展開了簡要介紹，同時為進一步發(fā)揮無人機攝影技術的價值，要對其應用及發(fā)展現(xiàn)狀有一個詳細的了解，以爭取更大的發(fā)展空間，為我國測繪行業(yè)的蓬勃發(fā)展打下堅實的基礎。一、無人機航空攝影測量技術的特點及優(yōu)勢無人機航空攝影測量技術采用了攝像機和高分辨率數(shù)碼相機結合的測量方式，進行廣泛的空間數(shù)據(jù)采集，最終以視頻資料的形式呈現(xiàn)出來，為后續(xù)展開地形測繪等相關工作提供可靠的參考依據(jù)。通過進一步分析，總結無人機航空攝影測量技術具有以下特點：（1）效率高。在高分辨率數(shù)碼相機等攝影設備的支持下，地面信息采集效率大大提高，同時也能確保所得到空間數(shù)據(jù)的準確性，這是從前衛(wèi)星測繪技術所不能比擬的，能在短時間內給出具有較高參考價值的測繪資料。（2）無人機體量較輕，靈活性極高，相應的實踐中不會花費過長的時間進行機械的起落，所以無人機航空攝影測量技術與常規(guī)載人飛機相比，能夠大大減少航行過程中的時間成本，更易于操作，只需要工作人員提前設定好飛行路線即可。無人機航空攝影測量技術的靈活性決定了它能夠根據(jù)飛行環(huán)境的變化而不斷調整自身狀態(tài)，也即能夠較好地適應不同復雜的地形環(huán)境，始終維持穩(wěn)定的飛行狀態(tài)，從而將收集到的信息及時地傳輸?shù)降孛婀ぷ髡?，保證測量數(shù)據(jù)的時效性和完整性。（3）制作無人機不需要消耗過多的材料，這便在一定程度上降低了無人機航空攝影測量技術的造價成本。與此同時，無人機的操作和使用也無需借助人力，這里就達到了節(jié)約人工成本的目的。因此，整體來看，無人機航空攝影測量的經(jīng)濟性較高，符合如今企業(yè)對地形測繪低成本、高效益的預期。（4）視角廣，能實現(xiàn)全方位無死角的拍攝。無人機航空攝影測量技術同時啟用了垂直攝像和傾斜攝像的功能，在這種情況下，即便是測量現(xiàn)場沒有專門的起降區(qū)域，仍然可以支持無人機的正常拍攝，工作人員能夠從中得到立體化的航拍錄像，實現(xiàn)無人機的全景觀測。二、無人機航空攝影測量技術在地形測繪領域的發(fā)展現(xiàn)狀在現(xiàn)階段的地形測繪領域，無人機航空攝影測量技術作為一種新的技術含量更好的測繪手段得到了較好的發(fā)展，甚至成為了我國在建設數(shù)字化城市過程中的一項關鍵技術支持，足以見得該技術廣泛的社會價值?？v觀無人機航空攝影測量技術在地形測繪中的應用，其精度高、速度快、操作簡單的特點是吸引廣大從業(yè)者的原因所在，尤其是在近年來城市化建設不斷深化的背景下，無論是公共交通、區(qū)域規(guī)劃，還是水利工程的布局，都更加需要這樣的測繪手段為相關工作人員提供真實詳細的地形信息，以適應新時期地籍測量信息質量要求越來越高、需求量越來越大的發(fā)展趨勢。但同樣值得注意的是，無人機航空攝影測量作為一種新的測繪手段，仍然存在很大的進步空間，許多方面都有待得到進一步的改進和升級，如：無人機航空攝影可拍攝出分辨率較高的影像，那么為了方便后續(xù)測繪人員對這些影像做出處理，可在這一階段融合數(shù)字化測量軟件的應用，由此提高成圖質量，讓數(shù)據(jù)處理變得更加簡潔和準確?？偠灾瑹o人機航空攝影測量技術無論是數(shù)據(jù)采集效率，還是經(jīng)濟性、準確性都充分符合如今我國地形測繪工作的實際要求，故而廣大從業(yè)者更應該深入開發(fā)該技術的應用價值。三、無人機航空攝影測量技術在地形測繪中的實際應用（一）像控點布設在應用無人機航空攝影測量技術進行地形信息采集之前，首先要根據(jù)測繪要求在指定的測量區(qū)域布設好像控點，以確保最終得到的航拍記錄完整準確。實際上，線控點的布設是一個十分復雜的活動，期間需要工作人員根據(jù)區(qū)域特點選擇合適的布設方式和像控點，通常情況下要完成區(qū)域網(wǎng)布設和像控點測量這兩個基本環(huán)節(jié)。在進行區(qū)域網(wǎng)布設時，一般要求工作人員在現(xiàn)場設置4條基線，如果現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，此時就需要工作人員根據(jù)實際情況適當增加基線的數(shù)量，一般會將基線數(shù)量調整為6條，在此基礎上，布設2條及以上的旁向跨度基線，最大程度確保地形測繪的準確性；在像控點測量環(huán)節(jié)，要求工作人員借助GPS、RTK等測繪手段來確定像控點，這一階段要實現(xiàn)測繪技術與網(wǎng)絡系統(tǒng)的有效聯(lián)動，避免降低線控點布設的合理性，為無人機航空攝影測量工作的開展打好基礎。（二）空間三角測量從大量實踐中得知，以無人機航空攝影測量技術推進地形測繪活動的展開，期間大多數(shù)情況下都會應用到空間三角測量技術，其作用在于進一步確保測量精度，為工作人員提供更加準確全面的測量數(shù)據(jù)?？臻g三角測量技術簡單來講，指的是通過建構空間三角模型，同時基于專業(yè)理論設置好相應的加密點，進而為后續(xù)測量活動提供更完備作業(yè)條件的一項技術。期間對加密點的設置，應該選擇測量區(qū)域內比較突出的位置，并計算和標記好各個加密點之間的距離，這項內容要在地圖上得到明確的體現(xiàn)。例如，針對1：1000的比例尺，地圖上各個加密點之間的距離應該表示為1mm以上。結束本環(huán)節(jié)的工作之后，要開展正式的空間三角測量活動，這一階段需要工作人員完善前期的準備工作，逐步完成定向確定、數(shù)據(jù)傳輸?shù)冗^程，這段時間里務必確保無人機航空攝影測量的像素精度，并且要根據(jù)實際測量要求對攝像精度做出靈活的調整，以得到可用性更高的測量數(shù)據(jù)。（三）外業(yè)補測上文簡要分析了無人機航空攝影測量技術的優(yōu)勢，然而在應用該技術進行地形測繪時，如果面臨地形十分復雜的作業(yè)條件，同樣會影響信息采集的全面性和高效性，造成部分測量信息缺失的問題。這種情況下，就需要借助專業(yè)補測技術來完善測量數(shù)據(jù)，用以輔助測繪人員得出更準確的結論。在具體實施階段，首先要進行測繪內容的校驗，具體方法是選擇一塊較小的測量區(qū)域展開無人機航空攝影測量工作，核對測量結果是否與測量內容相符，據(jù)此實現(xiàn)誤差的有效調整。另外，工作人員應該盡快甄別現(xiàn)場存在的測量難度高、風險大、隱蔽性高的測量區(qū)域，就此開展人工外業(yè)補測活動，進一步提高無人機航空攝影測量的整體成效。四、應用無人機航拍攝影測量技術期間應注意的問題在地形測繪過程中，對無人機航拍攝影測量技術的應用還應該注意以下幾點問題：極端天氣的影響。在外業(yè)測量階段，無人機大多出于低空飛行的狀態(tài)，氣候和地形條件一般不會影響到無人機的正常運行，但一旦遇到極端天氣，如暴雨、臺風等，無人機航空拍攝質量將大大降低，同時機身也極有可能遭受損壞，這是我們在開展地形信息采集工作中應當關注的一個問題。為了盡可能地確保無人機拍攝質量，最好選擇晴朗無風的天氣展開戶外作業(yè)，避免風速、風向等因素影響無人機的飛行狀態(tài)和飛行路線，并且，晴朗天氣下物體的能見度較高，無人機可清晰地拍攝到測量區(qū)域內的地形情況，防止因遮擋、散射等問題降低影像質量，從而得到更具有參考價值的地形測量信息。加密問題的處理。經(jīng)無人機航空拍攝測量得到的影像，后續(xù)需要工作人員利用空三軟件等做出相應的處理，然而這一階段就經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差方面的問題。為改善這種現(xiàn)象，測繪人員要做好加密工作，雖然空三軟件在處理地形測量信息方面有非常顯著的應用優(yōu)勢，但其仍然存在許多不夠成熟的地方，此時便需要測繪人員借助常規(guī)的平差軟件進行補足。通常情況下，無人機航空拍攝測中的加密處理主要是通過對外業(yè)測量數(shù)據(jù)進行調整和加密來實現(xiàn)的，由此提高影像的清晰度，提高成圖質量。無人機飛行姿態(tài)決定著拍攝質量。上文提到無人機的體量較小，這既是無人機航空攝影測量技術的優(yōu)點，也是一種隱性的缺陷，實踐中根據(jù)測量需求的不同，可選擇四軸無人機、八軸無人機等幾種類型，其雖然具有獨特的性能與優(yōu)勢，但普遍存在的問題是飛行姿態(tài)極容易受到氣流變化、風向變化等因素的影響，如今的二維姿態(tài)無法較好地穩(wěn)定無人機的正常飛行狀態(tài)，這種情況下無人機的飛行路線極有可能偏離預期規(guī)劃的航線，動作變換也沒辦法正常完成，最后得到的將是有重影的影像。針對這項問題，一方面要從優(yōu)化無人機飛行方案入手，另一方面要著手于無人機航空技術的優(yōu)化工作，以實現(xiàn)對無人機飛行姿態(tài)的進一步改善，排除無人機航空拍攝測量過程中的一系列安全隱患。五、無人機航空攝影測量技術在不同領域地形測繪中的應用（一）在高速公路測繪中的應用為滿足如今城市經(jīng)濟快速發(fā)展的要求，加強高速公路建設儼然成了城市規(guī)劃中非常重要的一部分，相對于傳統(tǒng)道路測繪手段，無人機航空攝影測量技術的效率更高、成本更低，更有助于加快高速公路工程的進度，因而該技術當下在我國高速公路測繪中得到了較好的應用與發(fā)展。在道路測繪階段，根據(jù)實際工作要求選擇多旋翼無人機或者是固定翼無人機，配合三維建模軟件、GIS應用程序等提供詳細的測繪信息，不僅能輔助工作人員在較短時間內完成道路測繪工作，還能針對工程建設中道路改造涉及到的工程量變更給出可靠的參考依據(jù)，實施對改造之后的建筑效果的精準模擬，提高質量評估水平，為國家公共交通運輸事業(yè)的進一步發(fā)展提供重要技術支持，可見其在道路測繪領域有不小的發(fā)展?jié)摿?。（二）在堆體測量方面的應用在堆體測量中，無人機航空攝影測量技術是一種精度更高、更為高效的測量方法，完成測繪活動之后，通過進行空間數(shù)據(jù)建模展開實際場景的分析與評估。上文提到在應用無人機進行地形測繪的過程中，要提前預設好無人機的飛行路線，以支持無人機按照航線在上空自動進行地形信息的采集工作，之后再將采集到的信息傳輸至GIS系統(tǒng)，由此自動生成三維空間數(shù)據(jù)模型，輔助測繪人員精準測算體積、空間距離等內容，同時實施對不規(guī)則堆體面積的模擬，為實現(xiàn)工程方案與生產規(guī)劃的優(yōu)化提供可靠依據(jù)，規(guī)避安全問題的產生。（三）在隧道、管道檢測中的應用與一般的戶外測量作業(yè)不同，對隧道、管道的檢測大多處于光線不足的條件下，這無疑為勘測工作的開展帶來了較大的難題，但落實對無人機航空攝影測量技術的應用，可通過在無人機設備上安載高清數(shù)碼相機以及激光雷達等檢測設備，便可收集到隧道內和管道內的高清圖像，并自動生成同步三維數(shù)據(jù)模型，方便工作人員隨時查看。根據(jù)測量結果，綜合評估隧道和管道的安全性，及時找出管道內部潛藏的安全隱患，進而實現(xiàn)精準的檢修與維護，輔助制定更科學、更具有針對性的風險應對措施?？偟膩碚f，無人機航空攝影測量技術在隧道、管道檢測中的應用，不僅能提高檢查精度，也有助于更好應對一些風險和突發(fā)情況，輔助工程師對風險進行準確的分析和判斷，因而值得我們在現(xiàn)實工作中加以利用。結語綜上所述，無人機航空攝影測量技術具有體積小、質量輕、機動靈活等特點，因而在地形測繪工作中表現(xiàn)出了極其突出的應用優(yōu)勢，要充分掌握該技術的應用方法以及具體操作流程，提高操作技術人員的技能操作水平培訓，以此進一步確保無人機始終按照計劃正常飛行，最終給出完整準確的地形測量信息，輔助工作人員做好測繪工作。

參考文獻[1]饒勇健.無人機航空攝影測量在地形測繪中的