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1、无人机测绘技术在地形测量方面的应用分析摘要：无人机测绘技术是传统航空摄影测量手段的有力补充，具有高灵活性、高效快速、高精准度、作业成本低、适用范围广等特点。现阶段，无人机测绘技 术在地形测量领域中得到充分应用，并发挥出巨大的应用价值。据此，本文以惠 水县断杉镇龙泉村排洪工程为例，以无人机航测前期准备、无人机成图流程、无 人机测绘数据处理、大比例尺数字线划图制作为切入点展开分析，以期为进一步 优化无人机测绘技术提供信息参考。关键词：无人机测绘；大比例尺数字线划图1 无人机航测前期准备1.1 航测试验区概述天气、海拔高度等是影响无人机测绘精准性的重要因素，为保证无人机航测 质量，选择晴天、无降水的
2、区域进行多旋翼无人机航测试验。试验区位于惠水县 断杉镇龙泉村，本次工程主要为沟渠排洪，中部有山体天然隧洞，当丰水期时， 隧洞内河水流量小，导致淹没上游大片庄稼地，给当地百姓带来严重的损失。测 量区内地形有沟渠、房屋、道路、林地、水田、旱地等，地貌以山地为主，测区 长度为5.3KM，成图面积为0.5 KM?,海拔高度为1123m。1.2 航测系统选择结合山地测区高低起伏较大的特点，本次项目应用飞马D2000型四旋翼无人机对该区域进行自动变高航测。该无人机的技术指标见表1-1，其应用了PPK/RTK及其融合作业模式，具有集成度高、稳定性良好、定位精确、多任务组 合等特点，有利于提高航测精准性和实效
3、性。机身尺寸空机重量续航时间巡航速度起飞重量抗风能 力起降方式830X732X378mm6.5KG48min13.5m/s8.5KG5级垂直起降航摄相机、航摄时间直接影响航测质量。为了避免影像模糊，本项目采用 sony rxirii 4200万像素D-0P3000型倾斜五镜头航测模块，并根据测区天气情 况，选择曝光率800、太阳高度角15、阴影倍数3.7的时段进行航测。1.3 航线设计本次项目要求需按照1：500成图，并且提交测区高清正射影像及数字高程 模型(DEM),因此，航测图像的分辨率设置为0.02m,航向重叠率为80%,旁向重 叠率70%，航线大体平行于河道布置，飞行高度为128 m,
4、1.4 像控点布设像控点的布设直接影响到空中三角测量的精准度，是影响无人机测绘精度的 关键因素。在布设像控点过程中，应注意以下几点：(1) 应保证影像控制点的目标影像清晰，具有易读、易判断特征；(2) 避免受阴影等因素影响像控点选择过程与选择结果；(3) 应保证像控点及其周围地物呈现灰度反差，提高像控点的可识别性;(4) 避免电磁干扰；(5) 像控点位置应尽量交通便利、土质稳定，利于采集；(6) 选择在田地、路边等地点布设像控点，并用喷漆等方式进行标记；(7) 像控点数据应多次采集，并选择均值进行计算分析。根据本项目特点，该测区像控点布设采用河道两岸对称布设，如图 1-1 所示， 像控点形式采
5、用直角红色喷涂，如图 1-2 所示。本测区共布设 23 个像控点及 3 个检查点。图 11 图 1-22 无人机成图流程2.1 外业控制测量方法非野外布点法包括航带网法与区域网法。航带网法的布设方案：五点法，在航带的中央上方或下方布设像控点，数 量为1个，同时在航带两端布设1个像控点；六点法：在航带两段和中间布设 像控点，并在相邻的航带上布设控制点；八点法：在每条航带的两端、中间部 分布设 2 个相控点，并在重叠且相邻的航带上布设 4 个控制点，通过多重信息比 较分析，对航带网进行优化调整。区域网法的布设方案：一般情况下，在区域网的中间设置1个高程点，并在 区域网四周布设平高点，若航测影像重叠
6、度过小，则在影像重叠位置相应增加高 程点。基于测绘区域的实际情况分析，本文选择应用区域网法的布设方案。2.2 无人机影像预处理2.2.1 影像畸变校正为降低畸变影响，提高影像精度，需要对影像畸变进行校正。影像畸变校正 方法包括直接法、间接法两种。直接法是通过畸变影像像点坐标计算分析得出相 应坐标，在影像灰度值不发生变化的情况下，对影像进行校正。间接法是集合灰 度插值法，对校正后的影像坐标进行反向推算，从而达到图像畸变校正的目的。2.2.2 金字塔影像分级匹配策略为提高像点的精准度、可靠性，应用金字塔影像分级匹配策略对影像进行处 理，处理流程为：数字影像f低通滤波f亚采样f低分辨率影像。通常情况
7、下，金字塔影像分级匹配策略中，金字塔的上一层可以通过相邻的 下一层滤波与亚采样处理形成。2.3 空中三角测量解析空中三角测量是无人机测绘图像成图的重要步骤。实际应用中，空中三角测 量解析可以通过影像提取点与控制点匹配分析，得到被航测区域的外方位元素、 加密点坐标等信息，直接影响数字化产品的精度。2.4 航测信息数字化生产应用SIFT算法对航测信息的特征点进行匹配分析，并应用数字高程模型 (DEM)内插法，建立矩形格网数字高程模型，对影像进行处理，改正像元的投影 差，得出数字正射影像数据集。在完成底图绘制后，应用数字线划图(digital line graphic, DLG)对测绘信息进行立体化
8、测量，根据地形图绘制规范绘制出相 应比例尺的地形图。3 无人机测绘数据处理3.1空中三角测量信息加密处理本文选择GXP-AAT自动空中三角测量系统，对空中三角测量信息数据进行加 密处理，设定像元的解算结果为像元均方根W0.5。在加密处理过程中，需要注 意的是，应保证加密点及其邻近影像点清晰明显，以提高加密点的易读性和易量 测性。3.2 正射影像处理方法对比分析Pix4Dmappeer、Inpho 是处理正射影像的有效方式，为提高本项目的正射影 像处理质量，对两种处理方法进行对比分析。操作性方面，与Pix4Dmappeer相比，Inpho的操作环节较多，在正射影像处 理过程中，应打开各个相关模块
9、，并应在初始阶段设置好各项参数，以实现一键 操作，得出处理结果。空三加密方面，Inpho中应用了德国INPH0公司的空三加密软件，具有自动、 高效、自动匹配等优势。但该系统的精度报告详细程度低于 Pix4Dmappeer。数字地面模型(DTM)与数字正射影像图(D0M)制作方面，Inpho搭载的模块就 有良好的可调性，Pix4Dmappeer的数字地面模型制作形式为单一滤波形式，且文 档对象模型的制作形式为单一均色形式。为保证正射影像处理的精准度，选择Pix4Dmappeer与Inpho相结合的处理 方式，对正射影像进行处理。具体处理方式为：将经 Pix4Dmappeer 处理及畸变 处理后的
10、影像、相机参数、精细化后的影像数据信息导入 Inpho 中进行深度处理4数字线划图(DLG)制作4.1 地形图绘制的精度数字线划图(DLG)是对地理要素进行分析、处理、呈现、存储的矢量数据集。在转化数字线划地形图过程中，会出现点位目标偏移误差，需要将偏移误差控制 在0.1mm内；线状偏移误差控制在土 0.2mm内。4.2生成数字线划图(DLG)数据采集过程中，严格按照“模型定位”“看不清不绘”等原则进行数字线 划图的绘制；在各项要素采集过程中，应做到不变形、不错漏、不移位。同时， 生成数字线划图应统筹考虑成片居民区内建筑物的数据采集顺序，根据电线、水 系等走向情况，对数据进行3D裸眼立体化采集
11、，提高成图质量。本项目应用Eps 三维测图系统软件进行地物绘制与高程点采集，实现了数据与CAD无缝对接。5 结束语无人机测绘技术有效提高了地形图测量的真实性、实效性，对地形图测量发 展具有现实意义。本文以贵州省惠水县断杉镇龙泉村排洪工程为无人机航测对象 根据其山地测区情况分析，确定了航测系统、航线和像控点等。为提高测绘结果 精度，应用可视模型对相关数据信息进行处理分析，最终获取试验区 1:500数字 线划图(DLG),经实测对比，满足精度要求。现阶段，我国无人机测绘技术在地形测量方面得到了广泛应用，已经成为测 绘领域的先进测量手段之一。但整体而言，我国无人机测绘技术的发展仍存在一 定问题，如飞
12、机对空中高压线的避障较弱、电池续航时间短、市场价格混乱等。 除此之外，无人机航测过程中，需要应用可视模型对影像和测量信息进行处理和 分析。因此，未来实践发展中，需要相关研究人员进一步完善无人机测绘技术， 以推进我国地形测量工程高质量发展。参考文献1 彭仪普，程阳，韩征，等.基于多旋翼无人机航测的工程结构三维建模质量影响因素研究J.铁道科学与工程学报，2019,16(12):2969-2976.2 朱佑平.无人机数字摄影测量与激光雷达在地形地貌与地表覆盖研究中的应用及比较J.工程技术研究，2021,6(15):55-56.3 严明，曹国，夏梦.基于水平集演化和支持向量机分类的高分辨率遥感图像自动变化检测J.哈尔滨理工大学学报，2019,24(1):78-84.
