地形图测绘中数字摄影测量的应用实践

■ 文/李 涛 季 霞

测绘技术的发展与数字技术、信息技术深度融合，呈现出一种新的发展态势。地形图测绘应用数字摄影技术以无人机为主要载体，实现对区域内地形图的测绘以及编制，将采集的可视化信息数据输入至系统之中，根据图形参数数据、比例数据、地形地貌数据分析结果等，实现对地形图的科学绘制，并满足实际测绘的精度要求。

1 案例分析

某市处于我国华东地区，属于城区摄影区位，地理位置处于东经117°～120°，北纬34°～36°，地理海拔高度约60m，测绘面积在1200km2。测试地区大多属于平原地区，部分地区属于山地地区。测绘人员应用数字摄影测量技术，应用无人机设备实现对该地区的航空测量，数字数码摄像机采集彩色图形数据，将其输入到系统之中。

2 数字摄影测量技术应用要点

数字摄影测量技术应用基于遥感技术实现对影像数据的采集以及分析，实现对地形的数字化测绘。该技术应用基于影像学中的表面重建原理，侧重于对数据图像的角度设置，采集地理信息的表面特征，辅助应用DEM 技术等实现对数据的处理，测绘形成地形图。从技术应用原理角度分析，数字摄影测量技术应用通过影像获取以及影像加工的方式实现对该技术的科学应用，可以直观显示测绘地形相关数据信息，有利于人们对信息进行观察以及理解，该技术应用具备一定的精准性，操作也比较简单，但需要对测量角度以及测量范围点进行科学设置。摄影测量将采集的信息输入计算机系统之中，便于构建物体表面模型。

3 数字摄影测量技术应用实践

3.1 数字摄影测量方案

3.1.1 航拍设计

本次案例测量为了确保数字摄影测量应用质量，确保其测量的精度，需要对无人机航拍质量进行控制，实现测量精度。地形测绘应对比例尺的选择进行明确，案例中应用无人机设备成图的比例尺参数为1:500，设置航摄比例尺的参数为1:2500。

设计比例尺完成之后，对航拍仪进行相应设计，结合实际的测量以及测绘要求，综合考虑相关参数，应用数字航摄仪设备实现对图形数据的采集。通过合理的摄像分区，使用不同主距参数的航拍仪装置，经过严格的审查以及检验之后投入到测量应用过程中，避免由于设备误差导致测量精度受到影响。

测绘人员为了确保测量过程中不会受到天气等其他因素所影响，对拍摄时间进行科学控制。通过对不同测量分区之间天气、地形等因素的初步勘察，确定每个地区的航拍摄影时间，选择在天气晴朗的环境下进行拍摄，减少因天气问题对航拍设计所造成的影响，确保采集的数据中可以清晰的观察到地面特征。

数字摄影测量技术应用无人机进行图像数据采集，需要合理控制区域内无人机的飞行参数以及飞行角度，对航拍过程中图像采集的倾斜角以及重叠度等参数进行明确，使其弯曲度可以符合实际的设计需求。数字摄影测量采集的影响应满足质量测绘标准，确保影像设计的饱满度，观察采集影像是否清晰，不清晰的影像应采用效果增强手段，使其影像更加清晰，调整内容包括图像数的拉抻度以及边缘效果等。

3.1.2 测量控制

数字摄影测量技术应用将平面与平地高程布点方法实现对区域测量点的控制，但需要突破区域网布点的局限性，在适宜的点位布置相应的测量点。目前，比较常用的布点测量方法有两种，分别是GPS定位方法和RTK定位定点测量技术。部分地区布点测量可以将上述两种技术混合应用，将其应用到高程点以及平高点的布点控制中。

数字摄影测量技术应用中像控点位的选取是重中之重，也是衡量地形绘测技术应用的关键之一。像控点位的选取应根据实际的测量区域进行优化，并满足《航空地形测量技术标准》中的需求。现代化的数字测绘技术在精度上有所提升，但受到点位位置的影响比较大，本次案例中共计设计268 个像控点位，分布合理，控点位置也比较精准。

3.1.3 数据采集

数据采集是地形图绘测的关键环节，应用数字化技术以及计算机软件技术实现对数据的模型构建以及数据处理，可使其呈现精准的区域地形图。数据采集基于通信技术实现对数据的传输。案例中要考虑到数据的加密属性，并未使用单模型定向数据测量方式，而是将整个区域进行数据通信加密进行测量，以便于后期对数据的整体化处理，使得数据具备精度以及完整性两种数据。数字化摄影测量技术应用采用立体采集的方式，实现对数据的综合应用。立体数据的采集是衡量地形图测绘质量的标准内容之一，数据采集工作借助于数字化设备实现，但也需要测绘人员对测量所得数据进行严格审查，操作设备在指定的范围区域内确保数据采集的科学性以及完整性，实现对区域地形内容的全要素采集。由于案例采用的空三加密技术实现对数据的保存，可以确保采集数据的精度，测绘人员仅需要保障测绘采集数据的全面性即可，为地形图模型构建夯实数据基础。在具体的数据处理过程中，需要综合考虑立体模型各项参数的设置，赋予其智能化数据图形的功能，测绘数据采集人员需要确保每个环节数据采集的精度，减少人为操作对模型参数指标造成的影响。

3.1.4 图形修正

图形修正以及图形编辑是地形图测绘的关键内容，也是地形图测绘的最终阶段。期间涉及的建筑物以及人工设施存在直角线条，需要对其进行正交化处理，并考虑精度设计对图形修正所造成的影响，控制图形精度在允许的范围内实现对模型的科学构建。如果数据偏差不满足实际的地形图绘制要求，需要重新对数据进行采集。

在进行航摄数据采集过程中，受地标建筑所影响，很多地形无法直接进行拍摄，建筑物以及其他设施的基础位置可能会由于遮挡而无法进行图像的完整采集，需要进行相应的图像改正，根据地表物体的位置对数据采集区域进行明确，并现场实际对地形地标建筑以及设施进行测量，为地形图绘制补充数据。

3.2 数字摄影测量技术应用

通过上述测量案例测量过程的研究，对数字摄影测量技术应用进行分析，按照技术节点对其进行分析，可以将其分为以下几种。

3.2.1 DOM 技术

DOM技术是数字摄影测量技术中应用比较普遍的内容，主要应用在数据定位以及数据处理之中，可以实现对图像以及相片数据的二次加工处理，并对其进行裁剪，实现测绘过程中数据纠偏的目的。根据系统所采集的数据，该技术应用通过设计系统指标，在数字化系统之中逐个实现对镶嵌数据的处理，解决图像数据采集过程中可能出现的图像失真问题，使得图像的清晰度可以满足地形图绘制的实际要求。

DOM 技术应用期间，技术人员将所采集到的图像数据输入到系统终端之中，此时的图像信息比较混乱，图像的范围比较大，采用人工数据采集分析的方式很难获取真正有效的信息，信息的价值会有所降低。如果应用DOM 技术，可以自动识别所采集的信息，排除一些无用的图像数据以及失真的图像数据，将有价值的信息进行重新整合，并实现多个图像数据的科学融合，实现对测量区域的数据整合。

3.2.2 三角测量技术

三角测量技术是根据测量区域特点以及测量区域的实际环境所应用的技术，属于空中三角测量技术。在实际测绘过程中，测绘人员需要对测绘工作标准以及工作重点进行明确，在了解无人机航拍测量航向的基础上，采用三角测量技术，确保地形、距离符合实际拍摄的需求。由于高度差以及特殊地形地貌会对地形图的绘制造成一定程度的影响，使得最终的测量结果可能存在一定程度的偏差。空中三角测量技术应用通过规划边缘区域的方式，架设空中加密点，当拍摄到无法准确识别的图像数据信息时，测绘人员可以手动设置系统实现对像素数据的调整以及优化，提高数据的测量效果。

由于三角测量技术受环境以及技术等影响较大，需要赋予数字化测绘系统相应的数据功能，需要以合理的拍摄方案为基础设计空中三角测量节点，提前对工作细节以及工作范围等进行明确。准备数据中指出，需要统一采集的数据图像格式规范，使得采集的图像以及影像信息以JPG 的格式储存在系统之中，并适当地对拍摄像机的焦距进行调整，根据不同的区域实现对焦距的优化，图片以及影像信息采集的过程中会根据规划的路线自动进行测量调整。

应用此技术需要配置相应的数据处理软件，将采集到的图片以及图像信息录入到软件系统中。软件需要具备自动调整以及自动定向等数据处理的基本功能，可以去除采集图像数据中的多余像点，实现对数据交互编辑处理，将指定的区域进行图像连接。

3.2.3 联测技术

数字摄影测量技术中的联测控制技术应用也比较广泛，利用无人机设备对需要测绘的区域进行数据采集，单一的无人机无法满足区域图像数据采集的客观需要。相关人员需要在规定的时间内实现对多个模块区域数据的采集，通过设置联测控制点的方式实现分区数据采集。测量控制点的设计需要符合实际的测量需求，也要根据高点以及基础点实现对控制点数量的明确，不宜过多也不宜过少，过多会影响数字摄影测量数据采集的效率，过少会导致数据采集量无法满足地形图绘制的实际要求。因此，操作人员在明确控制基准点以及高程点的基础上，按照测绘地形图的比例以及设计方案对平面控制点进行测绘相关工作。联测技术应用过程中比较常用的是GPS 技术，该技术可以实现对水平以及垂直交叉点之间的科学控制，减少可能出现的数据失真问题，但该技术在平面区域的摄影测量中应用具有一定的适应性，如果地形比较复杂，可能会出现数据误差，影响后续的数据处理以及地形图绘制效果。

3.2.4 数字线绘制技术

数字线绘制技术是数字摄影测量技术中的数据处理过程，利用该技术可以实现对区域内数据结构格式的转化。数字模型和软件系统之间的相互融合，既可以保障测量结果的格式符合数据模型的系统要求，也可以实现对模型构建方向的科学性。该技术应用可能会受到人为操作等因素影响，为减少影响，可以应用自动交互的方式实现测绘中的数据处理作业，确保误差在可控的范围之内。根据图像数据的特征，设置不同的数字代码以及颜色，实现对数据的科学处理。

3.2.5 单片正射影像信息采集技术

部分数字摄影测量项目中可能会应用单片正摄影像信息采集技术，测量人员会将搜集的一系列信息进行整合，绘制指导测量过程的水压线以及等高线等，提高对数据节点的控制程度。系统传输数据可以应用通信系统的数据传输功能以及DSM 系统的数据处理功能实现。

3.3 应用成果分析

基于对上述数字摄影测量技术的应用程序以及应用技术分析，对应用成果进行探讨。数字摄影测量技术目前在重点区域的动态监测中应用广泛，在地形图绘制过程中应用次数也比较多，将监测结果与DSM 检测结果对比，辅助应用DOM 技术，可以准确实现对区域的监测。除此之外，在处理一系列紧急情况过程中，数字摄影测量技术也可以实时提供测绘图像数据，辅助完成城市应急任务。

4 结语

综上所述，虽然数字摄影测量技术应用日益广泛，且精度较高，但由于其受天气、工序等各类因素影响，可能会导致最终的测量结果有所偏差。如何控制精度、控制质量是测绘人员需要高度重视的问题，尤其是地形图测绘中，不仅存在大量的地貌特征，还包括一些房屋建筑以及人工设施，均是地形图测绘中所需要考虑的内容。