无人机航测在大比例尺地形图测绘中的应用探究

无人机航测在大比例尺地形图测绘中的应用探究

摘要 ：传统的大比例尺地形图测绘不仅需要消耗大量的人力物力资源，而且测绘的精度和效率也相对较低，已经无法满足目前的实际需要。随着我国无人机等新型技术的发展成熟，以无人机作为航测平台，能够有效减少复杂地形及构筑物对地形图测绘工作的影响，同时还能够对原本难以有效施测的遮挡盲区进行航测拍摄，从而全面高效完成测区数据的收集处理分析，为大比例尺地形图的测量绘制提供更加客观清晰的图像资料。由于无人机具有适应性高、操作便捷以及技术应用成本相对较低等优势，能够大幅提高大比例尺地形图测绘效率与外业成本。因此充分了解无人机航测技术特点，并准确把握其在测绘大比例尺地形图中的应用十分必要。

1 大比例尺地形图的概念界定

依据地图的实际用以及地形的精确程度，可以将地图按照比例尺大小分为小比例尺地形图以及大比例尺地形图等集中类型。地形图的比例尺多用分数表示，其中分子常为1，分母比例不定。若分母越大，则表示该地形图的比例尺越小。在地形图制作过程中，对比例尺的分类有着严格的界限。如比例尺范围超过二十万分之一的地形图，被称为大比例尺地图，若比例尺的范围在二十万分之一到一百万分之一之间，可以将其称之为中比例尺地图。若比例尺范围在百万分之一以下时，将其称作小比例尺地图。在实际的地形图中，如果比例尺越大，则表示地图内的范围较小，但是地图的精确度较高。如果比例尺越大，则地图上反映的内容也就越简单。通常情况下，课本中使用的地图比例尺多为小比例尺，在地质勘探和测绘中使用的地形图多为大比例尺地图。

2测绘大比例尺地形图中无人机航测技术应用分析

2.1 无人机航测控制点的合理布设

在应用无人机航测技术进行大比例尺地形图的测绘时，首先需要合理布设无人机航测的控制点。在布设控制点时应结合测区的实际地形条件以及大比例尺地形图测绘任务的具体要求来合理选择控制点的位置，并科学确定控制点的设置数量，以确保无人机能够高效地完成图像数据的采集。例如，第一条以及最后一条航线在其相对平面内的像控点布设基础应控制在8个以内[2]。当待测区域具有微丘陵地形特征时，在测设测绘基线时，其数量应控制在12个以内。而当待测区域为重丘陵区域时，则应适当增加基线的数量，一般可以设置16个左右。同时，在设置无人机航测的像控点时还应充分考虑既有航线以及不规则网等因素，当控制网为不规则形状时，应考虑其端点四周的双点特征等因素，避免由于像控点设置不合理影响无人机航测影像数据采集的精度和全面性。当待测区域地形条件比较复杂，无法选择明确的像控点目标时，最后在设置高程点时也可以选择小型目标，并通过分段拟合方式来实现局部检验的目的，从而在保证准确获取物体顶点以及交点位置信息的基础上提高影像采集的清晰度，为后续的大比例尺地形图的绘制工作奠定良好的基础。

2.2数据采集

一般情况下，在进行数据采集阶段，航空摄影过程中应该选择天气晴朗、能见度较高的天气。在进行像控点布设过程中，需要参照技术方案进行安排，可以使用无人机搭载多传感器，从垂直多个不同倾斜角度做好目标地形数据的采集，充分发挥无人机倾斜摄影测量技术的优势。在采集测绘数据时，往往是将手动技术和自动技术结合在一起，二者在组合状态下完成数据采集，然后根据技术形式的不同，将不合格的测绘信息和测绘数据有效清除。在此情况下，能够使测绘信息和测绘数据的精准度获得大大提升。同时可以将测绘结果与测绘数据作为依据，运用单一模型开展定向操作，在此过程中，能够针对无人机具体航行路线开展定向分析，然后根据数据，对航线方向的正确与否做出判断。如果航线出现偏离问题，需对其进行纠正，进而使航线正确性得到保证。除此之外，在进行空中三角测量时，需要按照测量规范做好目标区域空中三角加密测量[1]

2.3航测数据的处理分析

在应用无人机航测技术对大比例尺地形图进行测绘时，需要对数据信息进行科学的处理。首先，要合理选择无人机获取的航测影像，并对控点图像进行筛选分组处理，在各组次中均应保证有照片6张，且应将影像信息输入到模型中[4]。然后由建模软件系统自动完成影像信息的处理，并将最高精度的图像挑选出来，同时还要对像控点中的刺点数据进行处理。其次，应利用点云加密以及空三解算等方法来计算数据信息。目前在无人机航测中可以自动完成空三加密处理，并利用计算机自动筛选超限点位。同时还可以根据不同的测绘要求通过人工方式来确定点位密集度，并根据点位显示状态的不同来分别呈现不同类型目标对象的三维模型。这种空三加密方式能够更好地满足复向地形条件下的数据加密处理要求，能够进一步提高数据获取的自动化水平以及处理效率。

2.4 大比例尺地形图的绘制

绘制大比例尺地形图是测绘工作中最重要的一个环节，也是最后的一道工序。应通过数据计算转换以获得DOM数据，同时将DOM数据输入到Arc GIS等相关软件中，这样就可以在软件中自动完成测区环境要素以及相关构筑物等要素的分层模型构建。之后就可以利用三维模型来对矢量化的影像数据特征以及模型中的地貌信息进行对比分析，从而完成大比例尺地形图的绘制工作。在此过程中要注意，在获取被测区域的高程数据时应综合考虑地貌高程的实测数据以及DSM模型中的高程数据，利用ArcGIS软件对两者进行计算分析后才能生产相应的CAD图纸，并按照DWG格式输出相应的图像，完成大比例尺地形图的全部测绘工作。

2.5 研究区域倾斜摄影测量技术测量要点分析

在无人机倾斜摄影测量大比例尺地形图测绘过程中应注意以下四点。第一，需要做好无人机地形数据的采集工作。分别确定目标区域的具体情况，包括分辨率、行高计算、现场质量检查、差分 GPS 结算[4]，然后进行检查，航拍在实施过程中主要包括地面基站的架设、飞行平台系统调试、风力风向测试、信号频率强度测试等。第二，需要进行三维模型的构建。在进行数据处理时，使用图形运算系统，做好三维场景的运算，可以通过激光点云扫描系统或者是定位定向系统，不需要通过人工操作就能够形成简单的连续影像，进而生成逼真的三维模型。在具体工作中，需要构建新的工程做好数据导入，实现控制点影像数据的关联，做好空三加密处理，平差优化，进而提交重建任务，提交成品结果并完成场景的构建。在校验倾斜相片导入软件系统之后，应该使用真彩色航空相片，生成高密度的点云以及 OSG 格式的实景模型。第三，需要进行失量采集以及数据的编辑，这是该研究的技术攻克难点，需要建立实景三维模型，将其导入量化采集软件中。第四，需要进行补绘和调绘。该工程在进行测试过程中，目标区域地物类主要有房屋、道路、植被，没有复杂地形。在完成地形测绘之后，需要确定 1 ∶ 500 地形图成果的数学精度，做好平面点位精度和高程注记点精度的记录。

2.6外业测绘

在进行外业测绘过程中，通常实景三维模型能够清晰辨别第五位置和相关的信息，然而不可避免地也会存在部分拍摄盲区，例如建筑物遮挡、茂密植被的遮挡等，应该做好内业处理标记工作，实现内业外业实地调绘补测。与此同时，在完成大比例尺地形图分幅整饰工作之后，需要交由相关的检查部门检测勘测结果的准确度、属性精度、地理精度、质量等，检查其是否符合大比例尺地形图的规范，只有验收合格的地形图才能使用，进而充分发挥倾斜摄影测量技术在测绘大比例尺地形图的作用[2]。

结束语

随着我国测绘技术的不断发展，无人机航测技术得到了越来越广泛的应用，特别是在大比例尺地形图的测绘工作中，通过无人机航测技术的应用有效地提高了数据采集的全面性和时效性，提高了数据处理分析的效率，极大减轻了外业工作强度。今后要不断总结无人机航测技术的应用经验，大胆进行技术创新，进一步扩大无人机航测技术的应用范围。

参考文献

[1]李二振.大比例尺地形图更新作业方法探讨[J].江西建材,2019(12):69-70+72.

[2]谢梅秀,陶丹丹.无人机航测技术在矿山地形图测绘中的应用[J].世界有色金属,2019(20):45-46.

[3]邱立广.无人机航测技术在矿山大比例尺地形图测量中的应用[J].世界有色金属,2019(24):24+26.

[4]刘华,刘智斌.城市大比例尺地形图测绘技术研究[J].科技创新导报,2019,16(36):31+33.

关键词：无人机航测；大比例尺地形图；测绘；应用

中图分类号: TU198　 文献标识码:A