无人机在大比例尺测图中的应用研究

刘海生 艾鹏

無人机目前在很多领域都有应用，比如環境生态、数字农业、城镇规划、交通、国土资源、房地产开发、水利以及防灾减灾、电力、灾后重建和处理应急事件等各个领域，这都与其受天气的影响小、成本低、实时传输影像、不抢占常规空域、机动灵活、高危或恶劣环境下监测、按需作业等特点有关。而且现在将无人机运用在大比例尺测图中，其精度已被测绘工程技术人员认可，在今后区域的大比例尺测图中将会有更大的运用和发展。

一、无人机

（一）无人机的概念

无人机在20世纪70年代产生，在产生的初期一直在军事活动中使用，后来因为该技术具有很大的优势，才慢慢被应用延伸到科研、民用领域。无人机的低空摄影测量系统运用在测绘领域，与无人机和航空的摄影测量技术的结合有关，而且目前还引入了非量测的数码相机，为航空摄影领域的发展指明了一个新方向。无人机的摄影测量系统最主要是用来获取空间数据，并提高其数据的高分辨率，因而在系统中会运用3S的集成技术，快速进行对地面的观测和空间数据的处理。无人机运用的主要摄影测量技术就是面阵CCD数字相机的传感器，这样可以保证在大比例尺地形图中获取的影像的精度，并结合相机几何成像的模型，进行检校工作，对相机的具体参数情况进行了解，在这样的情况下再进行像元畸变量的测定。

（二）航线规划

设计用图的比例尺和航摄比例尺的选用一般都要一致，以此来保证导航、航线敷设的准确性。在航摄作业时，航摄的飞行路线必须是直线，在把所测区域进行划分后，就要在不同的测段划分航带，但这些工作的进行都要保证对这一区域中的高压电线和其他航空器不会产生影响。航线的设置一般都是进行东西向的直线飞行，只有在特殊情况下才可以根据实际需要，设置其他的飞行航线。按常规方法进行航线敷设时，航线一般是和图廓线平行，结合大比例尺测图的特殊性，根据测图的需要，在M像/M图=3-3.5倍时，航线的敷设要根据图幅的中心线进行。如果航线在摄区的边缘，就要在外缘的图廓线外进行敷设。以下是利用无人机得到的某村庄土地航拍图：

二、无人机在大比例尺测图中的飞行质量控制

与传统的航空摄影不同，无人机因其飞行平台的特性，使得其航摄的影像和传统的航摄影像间存在一定的差异。目前无人机航摄系统的主要特点是其搭载的数码相机是非量测的，在无人机在平台飞行的姿态不稳定，影像的像幅小，重叠度大，而且基高比小等等。无人机进行航测时，首先要确定其航测区域，在现场勘查后，就进行航线的规划，设定任务载荷。接下来是飞行执行任务，对效果、像片的控制测量进行确验，然后就可以对其数据和成果质量进行检查验收。

三、无人机在大比例尺测图中的应用

（一）像控点测量

运用RTK和全站仪等常规仪器测绘的方法就是使用像控点坐标的方式。测量像控点运用双频GPS接收机，控制点是GPS控制点已知的。测量完所有的像控点后再收参考站，保障像控点测量成果的可靠性。进行点位的拍照和其信息的制作，处理后的像控点数据，要使用Compass静态处理专业版软件，得到实际的数控信息。

（二）空中三角测量

在进行外控点测量时，对6个像控点测区的四周进行测量后平差，其他的像控点可以运用预测功能找到大概的位置进行快速的量测。通过外业工序对实测高程点的空三加密精度及其整体精度进行检测。测量结束后最后就是进行平差解算，先放大物方标准方差权消除粗差，再提高物方权重，完全探测出粗差，最后强制平差的权值。

（三）航摄影像成图精度分析

进行摄区外业检查点坐标数据的获取一般都是使用GPS快速静态方式。在具体使用中，可以结合具体情况抽查几幅图，确定具体的检査点。对比外业检查点的图上坐标和实测坐标，计算其高程差值和坐标，结合点位中的误差公式将检查点的平面误差计算出来，根据点位误差计算进行点位误差分布图的绘制。从点位误差分布图中可以发现大多数的点位误差在0—0.8 米间，满足大比例尺地形图的要求就是实现其平面精度，最后在CASS中进行其地形图的套合比较。

作为在近几年来国内迅速发展起来的数字化应用技术，无人机在大比例尺测绘领域中的应用已经成为测绘工程技术人员关心的一个重要问题。通过目前大量的实践，无人机应用过程中精度得到了广大测绘工程技术人员的一致认可，证明其完全可以运用在大比例尺测图中。通过无人机技术的运用，推动了大比例尺测图的发展和技术革新。

（作者单位：华北地质勘查局五一四地质大队）