摘要：改革后，我国科学技术水平进步非常快速。利用无人机飞行航摄测量大尺度的地质图，时限短，精度高，大幅降低了外业工作量，提高了生产效益，缩短了工程时间。基于此，文章阐述了无人机数字航拍摄像控制系统在地形测制中的应用及重要作用，并分析了运用无人机设备实现数字航空摄影的相关科学技术。

关键词：无人机航测技术;地形测绘;应用

引言

随着我国经济的全面发展和西部大开发战略的实施，西部建设迎来了高潮。高速公路、高速铁路建设的重心逐渐转移至我国西部地区。四川、贵州、云南和西藏等地山岭重丘密布，传统的测量手段受地形限制大、效率低、安全性差、准确性不够，难以满足勘察、设计、施工等工程建设阶段的测绘要求。虽然，近年来现代测绘技术发展迅猛，GPS、全站仪、光电测距全面取代了传统测绘手段，但在地形复杂的区域开展测绘工作仍十分困难，有必要借助无人机航测技术来完成地形复杂区域的测绘工作。

1无人机航摄系统

无人驾驶飞行器的航空摄影控制系统通常由飞机平台、主要任务设备、地面控制点、发送和处理控制系统等组成。本文实验项目测点使用大疆M300RTK多旋翼平台、空中监测模块搭载X5S摄像机、空中制控系统使用大疆DJIGSPRO、DJIGO4空中监测控制系统，信息处理使用PIX4D、EPS清华三维、Global-Mapper等影像处理软件。因此，运用无人机飞行测量技术，可利用其自身优势，处理较为复杂的数据，在数据量很大的情形下能够达到要求。

无人驾驶客机的飞行测量工作过程大致分为外业测量与内业处理两部分。其中，外业测量主要包含：1）获取数据，确定测点范围;2）估算施测工作范围及航空摄影参数，并总体规划航线;3）图像控点布设及测量;4）无人驾驶客机图像的获取工作;5）外业调绘。内业数据处理过程包含：1）空三加密;2）DOM、DSM生成;3）裸眼测图;4）生成;5）编辑成图;6）数据检查，竣工验收。

2无人机航测技术在基础测绘工作中的应用

2.1地质测绘中利用航测系统三维快速建模

①初步处理无人处理数据。航测系统在三维快速建模中对原始数据的处理需要正常有序三维建模框架，主要包括多视角图像、POS数据等，处理结果需要处理并保存，在处理中应保证航向重叠60%以上、旁向重叠在70%以上，只有这样，才可以保证无人机的三维建模框架将重叠区域的地质数据信息清楚的记录。此外，为了便于后续数据检索，无人机航测系统在存储管理方面需要对不同视角的摄像机进行分类存储。在数据的处理和存储过程中，由于数据量过大，还容易产生误差和失真。在这个时候，需要添加POS数据和外部控制点结果来控制POS。②空中三角测绘。由于传统的POS图像采集算法不能同时满足自动角度测绘的要求，因此，航测系统在三维快速建模中需要结合现场控制点，根据图像之间的大量联系，通过常规的区域网处理，生成控制报告，为最终定位图像的空间布局和三维建模奠定基础。③稠密点云的形成。实际上，稠密点云是三维快速建模在多视点图像匹配的基础上，利用相应算法构造出的表面模型DSM，方便了后续图像的生成。得到DSM数据后，又经过滤波，将不同的匹配单元进行融合，最后得到统一的DSM。实际上，在操作和处理过程中，会有部分图像数据被遮挡或丢失，严重地影响随后的三维建模。为了减少可能出现的问题，需要对其进行手工编辑、修改、处理和控制。④开发TIN模式。航测系统在三维快速建模中，为了提高TIN模型的建模精度，建立TIN模型之前，需要对高密点云数据进行分割。在此基础上，提出了一种新的基于多目标不同角度图像信息的点云匹配方法，该方法利用冗余信息进行多视点匹配以消除遮挡，并引入多点并行计算算法，提高了多点并行计算的效率;基于不同细节层次的点云构造模型，减少数据冗余。⑤自动绘制练习。航测系统在三维快速建模中，需将整个测绘区域分成若干块，并根据集群处理系统的并行处理机制，将每一幅图像封装成一项任务，并自动分配给每个节点进行配准和纹理贴图。利用多层次纹理LOD对模型进行多细节设计，有利于优化模型的文件组织结构，提高模型的层次化浏览效率，最终生成三维场景。

2.2在测绘拍摄中的应用

在基层测绘工作中，环境或地质因素对基层测绘工作人员容易造成影响，在地势复杂区域开展基层测绘，会出现航拍装置无法顺利起落的现象，进而影响基层测量摄影工作。此外，应用基础测量设备进行航拍时，云层较低会影响基础测绘航拍效果，进而对驾驶人员生命安全造成威胁。而在基础测绘航拍工作中应用无人驾驶飞行器的航空观测技术能够有效处理上述问题。无人机飞行的起落不受外部因素限制，也不会出现因地理位置造成无法升空的问题。此外，在应用无人机技术完成测绘航拍工作时不会由于云层问题而影响航拍效果。由于无人机自身结构灵活且体型较小，在实际操作上也简单易懂，所以在拥挤、狭窄空域内无人机技术也能成功地完成相关测绘工作。

2.3无人机航测技术在土石方量计算中的应用

南通港吕四港区东灶港作业区港池疏浚工程位于海门区海门港新区，其中水下疏浚区域位于1号港池，疏浚弃土区（纳泥区）位于三突堤，纳泥区总面积约为47.8万㎡，新建临时围埝长度约4234.6m。纳泥区共有3块区域，供东灶港作业区港池疏浚工程项目放置疏浚弃土，在围堰施工完成后需要测算围堰体积。本项目航测无人机使用大疆精灵4RTK，共航测6个架次。由于吹填区周围空域状况良好，飞行高度设置为100m。利用pix4dmapper软件进行数据处理，合成数字高程模型（DEM）和数字正射影像（DOM）。该项目使用的是CGCS2000坐标系，大疆精灵4RTK坐标系直接设置为CGCS2000坐标系。在EPS2016软件中加载DEM和DOM，生成垂直摄影模型（DSM），导出纳泥区原始高程点。计算土石方量需要3个条件：（1）原始高程点;（2）计算土方的范围;（3）施工后的高程点。土方量计算范围为围堰坡脚线，施工后的高程点为围堰坡脚范围内平面位置处高程。将EPS2016导出的原始高程点导入南方CASS9.1中，分别采用方格网法和三角网法进行土石方量计算，两种方法测算的纳泥区围堰新增体积分别为609，125.36m3和609，132.51m3。

结语

综上所述，基础测绘工作是经济与社会发展中的重点工作，无人机技术在当前测绘工作中显示出很大的优越性，它不仅可以大大提高测量效率，而且能够确保测量数据的准确性。所以，在当前测绘工作中，技术人员需要加大对无人机飞行测量技术的运用，以进一步提高测量工作效率和服务质量，为新型农业建设项目、城市基础设施建设和矿山测量等高效实施提供支持。此外，通过运用无人机飞行测量技术可以进行较为复杂的数据处理。今后无人机航空测量技术将进一步发挥优势，不断完善其设备软件及技术管理方式，在测图经济便捷化方面发挥更大作用。

参考文献

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