探析无人机航空摄影测量技术在地形测绘中的应用

引言

随着科学技术的进步与发展，各种新型的测绘技术出现并应用到了我们的生产生活中，作为传统的测绘技术，随着科学技术的进步与发展已经慢慢退出了历史舞台，被更加先进和高效的测绘技术所替代。例如无人机航测，采用无人机航拍的方式获取成片区域的影像数据，然后通过后处理的方式生成地形图；相比于人工测图，在提高工作效率、节省人力财力的同时也能有效降低作业风险，保护测绘人员的人身安全，对促进地形测绘技术的发展而言意义重大。

1 无人机航空摄影测量在地形测绘中的应用优势

1.1 卓越的精度与稳定性

无人机航空摄影测量利用高精度定位系统，能达到厘米级精度要求，高分辨率相机拍得的数据既准确又全，多视角影像采集更增强了数据的准确、完整，以及对高度和速度都做到精细控制，在飞行过程中能保证飞得平稳、速度快慢能把握得好，在此基础上制作的地图就能越来越好，这就是产品制作的重要过程。

1.2 安全灵活

无人机操作比较简单，不需要复杂起降场地，能快速进行部署，可适应多种复杂环境，在危险或难达区域，像山区森林这些地方，无人机能安全有效，完成任务减少人员风险，还可根据实际需要，随时调整飞行路线，以此满足不同需求，实现各种测绘目标。

1.3 高效低成本

相对传统载人飞机航测，无人机航测不需要进行昂贵的飞行员培训与维护，航拍速度快，能够在短时间内拍摄大范围区域的地图；而且无人机体积小、重量轻，方便携带运输，进一步降低使用成本。

1.4 应用领域广泛

无人机航空摄影测量可以用于地形测绘，在城市规划、环境监测工作中都有很大的作用，并且应用到了灾害评估等诸多领域，在应急响应工作中能够第一时间到达受灾区域并收集一手资料，方便后续做出正确的救援决定。

2 无人机航空摄影测量在地形测绘中的应用要点分析

2.1 空间三角测量

所谓空间三角测量法，就是通过不同位置上拍摄的照片上的共点性原理进行匹配重构出对应的坐标，从而获得三维坐标数据。除此之外还要满足一定的要求：一是要有足够的重叠量；二是每一张照片都要有一个以上的已知坐标地面控制点，否则会影响最终计算出来的精度。

2.2 像控点布设

为了提高测量精度合理布设像控点很重要，像控点需均匀分布在测区范围之内，像控点要尽可能覆盖整个工作区域，选择像控点应考虑地物特征明显，选择像控点还需考虑易于识别因素，这样便于后续进行数据处理工作。

2.3 外业补测

虽然无人机有较强自主飞行能力，但特殊情况还需外业补测，比如遇到遮挡严重或地形复杂区域，可能无法获取清晰影像资料，这时采用人工方式进行补充测量，能够有效弥补数据缺失问题，以此确保最终成果具备完整性。

3 无人机航空摄影测量在地形测绘中的应用领域

3.1 隧道与管道检测

对于隧道及地下管廊这类狭小复杂环境来讲，无人机航空摄影测量具有巨大优势。传统人工检测需要大量人员、时间耗费高，而且也伴随着安全隐患；利用携带高精度相机、激光雷达的无人机进到狭小空间中进行接触式的扫描，可以通过高速航测的数据采集获取到结构内壁的高清影像和三维点云的数据，后期通过图像识别算法可以针对裂缝、渗漏、剥落等病害的准确判别，并能做相关定量化分析为维护方案提供可靠的依据。

3.2 堆体测量

在矿山、工地以及物流仓储等场景中，需要根据堆积体体积来进行工作安排及成本结算等工作。传统测量方式因为受到地形等条件的限制较大且工作效率较低难以满足高效管理工作的需求。通过无人机航空摄影测量可以利用多角度拍摄获得堆积体表面的密集点云数据，并结合专业的建模软件形成堆积体高精度三维模型。从而实现对堆积体体积以及变化趋势进行快速地测量。通过一种不需要接触到堆积体而是采用利用非接触式方式进行测距的方式实现了提高工作效益的目的，并适用于形态各异及不同高度的堆积体，而定时飞行获取数据可以时刻掌握物料的库存情况，也可以为企业的决策提供更加及时可靠的参考数据。

3.3 高速公路测绘

无人机航空摄影测量可以在短时间内获取大范围地表信息，可快速生成高分辨率正射影像及数字高程模型，有利于路线设计、土方量计算、施工过程控制等提供直接的数据，同时又比使用传统的全站仪、载人飞机航摄相比来说更加灵活，成本更低，更适用于丘陵起伏较大的或者交通不发达的地方。除了常规道路建设阶段应用，还可以在道路营运阶段用无人机来进行桥隧巡检、路面破损识别、边坡稳定性分析等工作，辅助制订养护措施，进一步延长道路寿命，提升公路运营管理的信息化、智能化水平。

4 无人机航空摄影测量在地形测绘中的应用注意事项

4.1 飞行前规划与准备工作

飞行前做好规划准备很重要，这是能否做好无人机航空摄影测量工作的一个必要条件。要事先做好实地考察，掌握清楚测区的地貌、地物、植被等情况，才能够制订出合理的飞行航线；其次要考虑影响飞行及成像的因素有气候因素，要提前观察风速、云量、光照情况，不飞强风或者大风天气，不飞大雨大雪天气，不飞低能见度天气；还要对设备进行一次全面细致的检查，比如检查电池电量是否充足、GPS信号是否正常、相机镜头焦距是否正确。

4.2 飞行执行和数据采集过程需要细致管理。

飞行执行阶段是影响数据采集质量的关键阶段，这就需要我们在飞行前就做一些有针对性的操作细节控制。在飞行过程中操作人员要时刻监视无人机的姿态（即高度、速度以及GPS定位精度），当出现风向突变或信号等问题时，应及时调整有关参数；其中相机设置更应注意：根据光照条件调节曝光时间、光圈大小和ISO值等，尽量避免出现图片曝光过度或出现较多噪声等情况，最好实时监测相机的数据参数，采取及时调节；匀速飞行有利于提高影像重叠率的一致性，便于后期的三维建模。飞行路径尽量平直且全部覆盖测区，切勿因绕飞产生冗余或者遗漏的地方，可采取一机多次、分段飞行的方式，减少每趟的任务量，降低飞行次数，可以提高采集效率和完整度。

4.3 做好数据处理和成果质量控制。

完成影像采集工作后，利用专业软件对获取到的多张原始照片进行图像拼接，完成了图像拼接后要对其进行几何校正、高程提取等工作，并生成正射影像图和数字高程模型，在处理过程中要严格把好每一个环节的质量标准，如影像匹配精度、地面控制点拟合误差等是否达到指标要求，发现由于拼接错位和高程差超出了实际需求的异常数据时，要及时追根溯源找到问题所在，有可能是因为飞行动作不稳定或者是像控点布设不合理还有可能是由于图象曝光程度不同所引起的，对于这样的问题要重新标定仪器或是补齐外业数据以达到正常工作的水平状态。

4.4 安全管理以及数据保护措施。

飞行过程中存在设备故障、信号中断、碰撞障碍物等情况，必须事先做好详细的安全预案，要包含紧急降落程序、备用通信方式和应急物资，并且操作员需要具备相关资质，了解飞行控制系统的原理以及相关预案，能够在发生突发状况后马上进行应对；同时也要保证数据的安全性，采集的数据内容多属于地情的信息，属于敏感数据，当发生泄漏情况之后会造成极其严重的后果，因此要采用加密存储的方式，设置不同等级的访问权限，利用加密的通道进行数据传输，保障数据的安全，避免被非法入侵或者破坏。项目结束后对原生数据归档备份，保留资料长期有效，并可以跟踪，为后期使用留有可靠保障。

结语

无人机航空摄影测量以其优越的特性，使地形测绘精度大幅提升、测绘应用范围进一步扩大、测绘作业流程更为简化，在改善测绘事业的工作成果质量方面具有十分重要的意义。想要发挥出无人机航空摄影测量技术的巨大效能，工作人员需要加强自身的专业能力，并注意细节问题，树立起较强的安全意识，为社会经济的发展做出积极的贡献，使得地理信息产业得到更好的发展。

参考文献：

[1]付佳琪.无人机航空摄影测量在河北某矿山地形测绘中的应用及精度控制[J].中国非金属矿工业导刊,2024,(01):81-83+70.

[2]邓绍波.地形图测绘中无人机航空摄影测量技术的应用[J].科技资讯,2024,22(21):24-26.