无人机航空摄影测量在地形测绘中的应用

摘要：无人机航空摄影测量技术在我国地形测绘工作中得到了较好的应用，相较于传统的测绘手段，其具备体积小、质量轻、机动灵活、制造成本低的特点，因而更易于操控，更能确保地形测量信息的完整性和准确性，同时有助于节约测绘工程成本，因此有必要进一步挖掘该技术的应用价值。本文对无人机航空摄影测量技术展开了简单介绍，并结合实际调查详细分析了该技术在现阶段我国地形测绘方面的应用与发展，希望能够对广大从业者有所启发和帮助。

　关键词：无人机；航空摄影测量；地形测绘；应用分析

　引言

在科技水平不断提升的同时，我国地形测绘技术也历经了多次的调整和创新，其中数字化的摄影测量方式在近几年的时间里发展迅速，逐渐收获了广大从业者的喜爱。无人机航空摄影测量是数字化测量的一种代表形式，其在地形测绘活动中的应用优势十分突出，对此下文展开了简要介绍，同时为进一步发挥无人机摄影技术的价值，要对其应用及发展现状有一个详细的了解，以争取更大的发展空间，为我国测绘行业的蓬勃发展打下坚实的基础。

一、无人机航空摄影测量技术的特点及优势

无人机航空摄影测量技术采用了摄像机和高分辨率数码相机结合的测量方式，进行广泛的空间数据采集，最终以视频资料的形式呈现出来，为后续展开地形测绘等相关工作提供可靠的参考依据。通过进一步分析，总结无人机航空摄影测量技术具有以下特点：

（1）效率高。在高分辨率数码相机等摄影设备的支持下，地面信息采集效率大大提高，同时也能确保所得到空间数据的准确性，这是从前卫星测绘技术所不能比拟的，能在短时间内给出具有较高参考价值的测绘资料。

（2）无人机体量较轻，灵活性极高，相应的实践中不会花费过长的时间进行机械的起落，所以无人机航空摄影测量技术与常规载人飞机相比，能够大大减少航行过程中的时间成本，更易于操作，只需要工作人员提前设定好飞行路线即可。无人机航空摄影测量技术的灵活性决定了它能够根据飞行环境的变化而不断调整自身状态，也即能够较好地适应不同复杂的地形环境，始终维持稳定的飞行状态，从而将收集到的信息及时地传输到地面工作站，保证测量数据的时效性和完整性。

（3）制作无人机不需要消耗过多的材料，这便在一定程度上降低了无人机航空摄影测量技术的造价成本。与此同时，无人机的操作和使用也无需借助人力，这里就达到了节约人工成本的目的。因此，整体来看，无人机航空摄影测量的经济性较高，符合如今企业对地形测绘低成本、高效益的预期。

（4）视角广，能实现全方位无死角的拍摄。无人机航空摄影测量技术同时启用了垂直摄像和倾斜摄像的功能，在这种情况下，即便是测量现场没有专门的起降区域，仍然可以支持无人机的正常拍摄，工作人员能够从中得到立体化的航拍录像，实现无人机的全景观测。

二、无人机航空摄影测量技术在地形测绘领域的发展现状

在现阶段的地形测绘领域，无人机航空摄影测量技术作为一种新的技术含量更好的测绘手段得到了较好的发展，甚至成为了我国在建设数字化城市过程中的一项关键技术支持，足以见得该技术广泛的社会价值。纵观无人机航空摄影测量技术在地形测绘中的应用，其精度高、速度快、操作简单的特点是吸引广大从业者的原因所在，尤其是在近年来城市化建设不断深化的背景下，无论是公共交通、区域规划，还是水利工程的布局，都更加需要这样的测绘手段为相关工作人员提供真实详细的地形信息，以适应新时期地籍测量信息质量要求越来越高、需求量越来越大的发展趋势。但同样值得注意的是，无人机航空摄影测量作为一种新的测绘手段，仍然存在很大的进步空间，许多方面都有待得到进一步的改进和升级，如：无人机航空摄影可拍摄出分辨率较高的影像，那么为了方便后续测绘人员对这些影像做出处理，可在这一阶段融合数字化测量软件的应用，由此提高成图质量，让数据处理变得更加简洁和准确。总而言之，无人机航空摄影测量技术无论是数据采集效率，还是经济性、准确性都充分符合如今我国地形测绘工作的实际要求，故而广大从业者更应该深入开发该技术的应用价值。

　三、无人机航空摄影测量技术在地形测绘中的实际应用

　　（一）像控点布设

在应用无人机航空摄影测量技术进行地形信息采集之前，首先要根据测绘要求在指定的测量区域布设好像控点，以确保最终得到的航拍记录完整准确。实际上，线控点的布设是一个十分复杂的活动，期间需要工作人员根据区域特点选择合适的布设方式和像控点，通常情况下要完成区域网布设和像控点测量这两个基本环节。在进行区域网布设时，一般要求工作人员在现场设置4条基线，如果现场环境比较恶劣，此时就需要工作人员根据实际情况适当增加基线的数量，一般会将基线数量调整为6条，在此基础上，布设2条及以上的旁向跨度基线，最大程度确保地形测绘的准确性；在像控点测量环节，要求工作人员借助GPS、RTK等测绘手段来确定像控点，这一阶段要实现测绘技术与网络系统的有效联动，避免降低线控点布设的合理性，为无人机航空摄影测量工作的开展打好基础。

（二）空间三角测量

从大量实践中得知，以无人机航空摄影测量技术推进地形测绘活动的展开，期间大多数情况下都会应用到空间三角测量技术，其作用在于进一步确保测量精度，为工作人员提供更加准确全面的测量数据。空间三角测量技术简单来讲，指的是通过建构空间三角模型，同时基于专业理论设置好相应的加密点，进而为后续测量活动提供更完备作业条件的一项技术。期间对加密点的设置，应该选择测量区域内比较突出的位置，并计算和标记好各个加密点之间的距离，这项内容要在地图上得到明确的体现。例如，针对1：1000的比例尺，地图上各个加密点之间的距离应该表示为1mm以上。结束本环节的工作之后，要开展正式的空间三角测量活动，这一阶段需要工作人员完善前期的准备工作，逐步完成定向确定、数据传输等过程，这段时间里务必确保无人机航空摄影测量的像素精度，并且要根据实际测量要求对摄像精度做出灵活的调整，以得到可用性更高的测量数据。

　（三）外业补测

上文简要分析了无人机航空摄影测量技术的优势，然而在应用该技术进行地形测绘时，如果面临地形十分复杂的作业条件，同样会影响信息采集的全面性和高效性，造成部分测量信息缺失的问题。这种情况下，就需要借助专业补测技术来完善测量数据，用以辅助测绘人员得出更准确的结论。在具体实施阶段，首先要进行测绘内容的校验，具体方法是选择一块较小的测量区域展开无人机航空摄影测量工作，核对测量结果是否与测量内容相符，据此实现误差的有效调整。另外，工作人员应该尽快甄别现场存在的测量难度高、风险大、隐蔽性高的测量区域，就此开展人工外业补测活动，进一步提高无人机航空摄影测量的整体成效。

　四、应用无人机航拍摄影测量技术期间应注意的问题

在地形测绘过程中，对无人机航拍摄影测量技术的应用还应该注意以下几点问题：

（1）极端天气的影响。在外业测量阶段，无人机大多出于低空飞行的状态，气候和地形条件一般不会影响到无人机的正常运行，但一旦遇到极端天气，如暴雨、台风等，无人机航空拍摄质量将大大降低，同时机身也极有可能遭受损坏，这是我们在开展地形信息采集工作中应当关注的一个问题。为了尽可能地确保无人机拍摄质量，最好选择晴朗无风的天气展开户外作业，避免风速、风向等因素影响无人机的飞行状态和飞行路线，并且，晴朗天气下物体的能见度较高，无人机可清晰地拍摄到测量区域内的地形情况，防止因遮挡、散射等问题降低影像质量，从而得到更具有参考价值的地形测量信息。

（2）加密问题的处理。经无人机航空拍摄测量得到的影像，后续需要工作人员利用空三软件等做出相应的处理，然而这一阶段就经常出现数据误差方面的问题。为改善这种现象，测绘人员要做好加密工作，虽然空三软件在处理地形测量信息方面有非常显著的应用优势，但其仍然存在许多不够成熟的地方，此时便需要测绘人员借助常规的平差软件进行补足。通常情况下，无人机航空拍摄测中的加密处理主要是通过对外业测量数据进行调整和加密来实现的，由此提高影像的清晰度，提高成图质量。

（3）无人机飞行姿态决定着拍摄质量。上文提到无人机的体量较小，这既是无人机航空摄影测量技术的优点，也是一种隐性的缺陷，实践中根据测量需求的不同，可选择四轴无人机、八轴无人机等几种类型，其虽然具有独特的性能与优势，但普遍存在的问题是飞行姿态极容易受到气流变化、风向变化等因素的影响，如今的二维姿态无法较好地稳定无人机的正常飞行状态，这种情况下无人机的飞行路线极有可能偏离预期规划的航线，动作变换也没办法正常完成，最后得到的将是有重影的影像。针对这项问题，一方面要从优化无人机飞行方案入手，另一方面要着手于无人机航空技术的优化工作，以实现对无人机飞行姿态的进一步改善，排除无人机航空拍摄测量过程中的一系列安全隐患。

　五、无人机航空摄影测量技术在不同领域地形测绘中的应用

　　（一）在高速公路测绘中的应用

为满足如今城市经济快速发展的要求，加强高速公路建设俨然成了城市规划中非常重要的一部分，相对于传统道路测绘手段，无人机航空摄影测量技术的效率更高、成本更低，更有助于加快高速公路工程的进度，因而该技术当下在我国高速公路测绘中得到了较好的应用与发展。在道路测绘阶段，根据实际工作要求选择多旋翼无人机或者是固定翼无人机，配合三维建模软件、GIS应用程序等提供详细的测绘信息，不仅能辅助工作人员在较短时间内完成道路测绘工作，还能针对工程建设中道路改造涉及到的工程量变更给出可靠的参考依据，实施对改造之后的建筑效果的精准模拟，提高质量评估水平，为国家公共交通运输事业的进一步发展提供重要技术支持，可见其在道路测绘领域有不小的发展潜力。

　（二）在堆体测量方面的应用

在堆体测量中，无人机航空摄影测量技术是一种精度更高、更为高效的测量方法，完成测绘活动之后，通过进行空间数据建模展开实际场景的分析与评估。上文提到在应用无人机进行地形测绘的过程中，要提前预设好无人机的飞行路线，以支持无人机按照航线在上空自动进行地形信息的采集工作，之后再将采集到的信息传输至GIS系统，由此自动生成三维空间数据模型，辅助测绘人员精准测算体积、空间距离等内容，同时实施对不规则堆体面积的模拟，为实现工程方案与生产规划的优化提供可靠依据，规避安全问题的产生。

（三）在隧道、管道检测中的应用

与一般的户外测量作业不同，对隧道、管道的检测大多处于光线不足的条件下，这无疑为勘测工作的开展带来了较大的难题，但落实对无人机航空摄影测量技术的应用，可通过在无人机设备上安载高清数码相机以及激光雷达等检测设备，便可收集到隧道内和管道内的高清图像，并自动生成同步三维数据模型，方便工作人员随时查看。根据测量结果，综合评估隧道和管道的安全性，及时找出管道内部潜藏的安全隐患，进而实现精准的检修与维护，辅助制定更科学、更具有针对性的风险应对措施。总的来说，无人机航空摄影测量技术在隧道、管道检测中的应用，不仅能提高检查精度，也有助于更好应对一些风险和突发情况，辅助工程师对风险进行准确的分析和判断，因而值得我们在现实工作中加以利用。

　结语

综上所述，无人机航空摄影测量技术具有体积小、质量轻、机动灵活等特点，因而在地形测绘工作中表现出了极其突出的应用优势，要充分掌握该技术的应用方法以及具体操作流程，提高操作技术人员的技能操作水平培训，以此进一步确保无人机始终按照计划正常飞行，最终给出完整准确的地形测量信息，辅助工作人员做好测绘工作。

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