探讨测绘无人机在大比例尺成图中的实践应用

唐浩

（贵州省地质矿产勘查开发局101地质大队 贵州凯里 556000）

探讨测绘无人机在大比例尺成图中的实践应用

唐浩

（贵州省地质矿产勘查开发局101地质大队 贵州凯里 556000）

测绘无人机是利用无人机对任务目标进行航空遥感摄影，最终得到测绘影像。根据目前测绘无人机的特点以及大比例尺成图的要求，研究测绘无人机在测绘过程中的姿态控制、GPS定位、标线确定和影像匹配等具体的内容。希望测绘无人机可以满足在大比例尺成图中的应用。

测绘无人机；大比例尺；航测成图；影像匹配

随着城市建设的迅速发展，大比例尺地图在城市规划、城市建设中起到了非常重要的作用，但是利用传统测绘技术进行大比例尺成图往往会受到很多限制，测绘成本也非常大，测绘得出的大比例尺地图不能满足城市快速发展的需求。利用测绘无人机进行大比例尺成图可以使得出的影像更加精确，测绘无人机的重量较轻，机动性比较强，可以在低空领域实现航拍。因为测绘无人机上搭载的影像系统并不专业，导致测绘影像可能会存在精度上的差异，所以需要对测绘无人机在大比例尺成图中的应用进行分析，有效提高测绘无人机在大比例尺成图中的测绘效率。

1 应用测绘无人机进行大比例尺成图的项目背景

某地对该地区的水库区域进行风景区规划，需要对水库规划范围内进行大比例尺测绘成图，该水库范围内的测绘最高点为1500m，最低点为800m，测区的东西长度达到7km以上，南北长度为5km，测绘区域因为交通不是特别便利，所以不能有效的布置测绘控制点，不能使用常规方法进行大比例尺成图。利用测绘无人机对景区范围进行测绘，可以有效反映出测区内植被、水系以及各类资源的分布位置，是大比例尺成图更加精准。

2 测绘无人机绘制大比例尺地形图的流程

2.1 航空摄影

使用无人机搭载相机对整个测区进行拍摄，拍摄完成后对影像进行观察，如果拍摄完成的影像不能对测区进行完整的覆盖，需要对遗漏区域进行补测。因为测绘的范围比较小，所以不需要考虑地球曲线变化率的误差。在已经得知测量范围的情况下，可以对测绘无人机的航线进行设计，规划具体的测绘分区，以便提高无人机的拍摄效率。航线设计是测绘无人机绘制大比例尺地形图的关键步骤，航线设计要结合测绘区域的地形特点以及无人机的飞行参数，然后将各类数据导入到软件系统中，对坐标点、航线数量、影像拍摄数量进行规划，保证航摄后的影像重叠度以及分辨率全部满足大比例尺成图要求。

2.2 控制点布设以及内业测图

控制点的布设需要对整个测控区域进行规划，因为无人机的重量比较轻，飞行过程中受到各类因素的影响，导致测绘影像的精度不高，对控制点进行有序布设可以提高无人机的测绘精度。在布设控制点时可以利用实时动态定位技术，根据地面已知控制点，来设置无人机航行地带，使无人机的测绘线路更加精准。在布设控制点时，在面积较大的无特征区域要尽量增加控制点数量，而且保证控制点位置均匀。控制点的位置一般和航线的中线重叠，如果重叠难度比较大，可以直接布设在航道内。

无人机航摄完成后，内业部门对测量影像上的关键数据进行采集，如果发现航摄影像中存在模糊地物，需要对模糊地物进行标记，以便外业能够对其进行补充测量。

2.3 大比例尺地形图的绘制

在得到具体的航测资料后，外业部门对影响中模糊位置进行补测，补测完成后对影像中重要的地物进行距离和尺寸的标注。外侧部门需要增加影像地物时，可以利用全站仪配合测绘草图对整个地形图进行编辑。外业部门在对影像草图进行调整绘制时，要对影像中的错误地物进行纠正，并对遗漏的地物进行实时补充，并对航摄的平面精度和高程精度进行检测。

在大比例尺最终成图环节，将补测资料、遗漏地物、调绘补充全部整合到一起，利用软件对相关的图形进行编辑，并对航摄影像进行修整拼接，最终得出完整的大比例尺地形图，如图1所示。

图1 测绘无人机绘制大比例尺地形图的流程图

3 应用测绘无人机绘制大比例尺地形图的关键技术

3.1 畸形影像的纠正

因为无人机在测绘过程中搭载的影像设备并非专业的测绘设备，航摄影像因为镜头以及棱镜关系会出现畸形影像的问题，畸形影像会对成图的空三精度造成比较大的影响，必须要对畸形影像进行纠正才能进行后期的成图处理。在航测之前要设置地物在影像中的横纵坐标，如果航测完成后，影像中显示的地物坐标出现了差异则代表影像出现畸形。畸形影像的纠正需要计算出畸变大小，也要对畸变点在影像中的坐标进行计算，设置影像为横向像幅，整个影像的中心位置为坐标计算的原点，f为航测相机的拍摄距离，x0、y0为主要畸变点，K和P分别为影响的径向和偏心畸变系数。得出具体的畸变纠正模型：

无人机测绘过程中要时刻注意影像畸变问题，并及时对畸变影像进行纠正。

3.2 影像数据的处理

无人机测绘因为航摄的重叠率比较高，所以得到的影像数据量也比较大，这种现象使影响数据的处理工作量变大。利用自动空三软件可以对所有的影像数据进行平差处理，可以对影像数据进行自动分块，使影像镶嵌的过程更加顺利。由于航摄影像数据的分辨率比较大，所以要降低影响输出的大小，避免影响后续的镶嵌性能，一般情况下航摄不可以输出4G以上的影像。为了避免航摄影像数据出现空洞问题，需要利用大影像处理软件对影像数据进行处理。

3.3 影像镶嵌技术

因为无人机航摄使用的相机非测量专业设备，所以航摄影像的边缘位置投影误差比较大，需要对所有的航摄影像进行镶嵌处理，从镶嵌完成的影像中提取大比例尺成图的相关数据，保证在大比例尺成图过程中不会出现接缝拼接误差。在对影像进行镶嵌时，尽量采集地物特征明显的线路来进行镶嵌接边，例如道路、河流等等；尽量避免对大型建筑物的航摄影像进行镶嵌，并不要利用边缘影像进行镶嵌；在影像镶嵌过程中，不要对面积较大并且没有标志性地物的影像进行镶嵌；在镶嵌过程中尽量沿着道路边沿进行镶嵌，使镶嵌完成的影像可以拼接成完整的地形图。由于无人机测绘的过程中，拍摄影响会受到外界因素的影响，使影像出现色彩和亮度的差异问题，所以在影像镶嵌完成后，对影像进行整体调色，并对镶嵌接边位置进行羽化，保证影像的整体质量。

4 测绘无人机在大比例尺成图中应用的发展趋势

利用测绘无人机进行大比例尺成图，可以使植被茂密、山体陡峭、交通不便和云层较低的区域大比例尺成图更加方便，而且利用无人机进行大比例尺成图也提高了测绘部门的应急保障能力。利用测绘无人机进行大比例尺成图可以提高测绘结果的实时性和通用性，也为后期相关三维模型的制作提供了良好的数据基础。目前我国测绘无人机大多是利用普通相机进行航摄，受到外界因素的影响比较大。可以对测绘无人机的航摄设备进行优化和改进，提高测绘质量，还要加强测绘无人机的航摄范围以及监控距离，对航测路线进行优化，保证测绘无人机可以在航道内实现更加精准的航摄，使大比例尺成图质量更高。

5 结论

通过探讨测绘无人机在大比例尺成图中的实践应用，分析了测绘无人机绘制大比例尺地形图的流程，研究应用测绘无人机进行大比例尺成图的关键技术，并对测绘无人机在大比例尺成图中的应用进行了展望。希望可以有效提高测绘无人机的测绘质量，使测绘无人机绘制的大比例尺地形图更加精准。

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[3]罗先权，罗甫.无人机航摄系统在大比例尺成图中的应用[J].地理空间信息，2013，03：23～25+5.

P231

A

1004-7344（2016）03-0147-02

2016-1-6

唐浩（1987-），男，苗族，贵州天柱人，测绘助理工程师，大学本科，从事航空摄影测量工作。