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[摘要]阐述数字化地形测量工作特点，介绍无人机摄影测量技术中系统和平台构成，讨论建立无人机摄影系统关键技术，重点介绍摄影测量技术在数字化地形测量中的应用要点。结合实际应用体会，指出该技术目前局限性。
[关键词]数字化地形测量 无人机航摄 空中三角测量加密
[中图分类号] P62 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-1-218-2
我国经济发展和进步很大程度上促进了资源开发力度，自然资源开采需要成熟的测量方法作为保障。传统航空摄影测量技术手续复杂、费用较高、测量周期长，很难保证在短时间内完成测量工作，且经济效益低下。近几年，无人机摄影测量技术发展迅速，被广泛应用在地形测绘工作中。无人机航摄升空时间短、成像快，具有便于操作、易于运输等优势，且不受到空域管理的限制和影响，能够迅速到达所测区域，进一步缩短测量时间、提升工作效率。
1数字化地形测量
数字化地形测量在进行外业工作时，作业方案应按照仪器、设备现状加以确认，因此作业方案不可一成不变。通常选择静态GPS技术作为基础控制方法，用来布置控制网（或网），利用动态GPS实施加密控制操作，全站仪对数据进行采集，并借助计算机相关软件做成图处理[1]。但特定条件下，大比例尺测量工作中，数字化地形测量可以实现一次性布置好测量网络，并延伸到站点，可不按照“先控制、后测图”原则进行。数字化地形测量是地形测量模式的重大改革和进步，在测绘领域产生以下几方面影响：更新和改造测绘设备，促进数字化地形测量工作向着制度化和规范化迈进;提升数字化测量地形图精准度，为确立相应标准奠定基础;完善测绘单位生产技术，加强技术管理力度。在工作实践中，针对不同地形条件和特征，我们逐渐将无人机摄影测量技术应用到数字化地形测量工作中，并取得良好效益。
2无人机摄影测量技术
2.1系统与平台构成
（1）无人机摄影系统构成。无人机在执行外业任务时，其数据采集主要依靠硬件系统来实现。而硬件系统主要包含两个方面，即摄影飞行平台与地面站。其中摄影飞行平台包括机体、摄影、飞行控制和通讯四个系统，而地面站包括通讯、任务以及监控三个系统。详见如图1。
（2）无人机摄影平台构成。无人机摄影系统是以无人驾驶的飞行器作为其飞行平台，在飞行平台上安装传感器（遥感设备），具有高分辨率。摄影平台兼具GPS导航系统、自动测速系统、远程数控系统以及监测系统[2]，如图2所示。
2.2航摄成图
（1）布设“像控点”。“像控点”目标影像要保持清晰完整、方便判断，为立体测量提供方便。“像控点”的布设要遵循控制点能够达到公用目的，通常会布置在航向五片（或六片）重叠范畴内;“像控点”距离像片边缘位置应该≥1～1.5cm，而使用综合成图法时，其控制点距离航向边缘位置应该≥上述规定一半;高程控制点在选择点位时，应注意将目标定位在高程起伏比较缓或较小的位置，山顶、狭长沟壑以及斜坡（起伏较大）等地点不适宜作为点位。当点位与成像出现矛盾时，应首先考虑点位。
（2）航空摄影。航空摄影首先应确定航线，整个航线网布置点位应该按照要求设置6个平高点，航线首端、末端中上下两个基本控制点应该设置在方向线上，且垂直于直线方向，困难时相互之间偏离角度≤半条基线，上下两个对点应该布置在相同立面中;航线中间的两个控制点应该布置在首端、末端控制点直线中的中线位置上，困难时可实现向两侧偏离，偏离距离为1条基线上下，其中1个宜偏向中线;布置时，应防止两个控制点位一起向中线位置的同一侧偏离。若发生同一侧偏离情况时，偏离最大范围不能大于1条基线;航线设计要根据摄影测量区域范围、划定分区以及所分区内基准面平均高程，尽量使统一区域内航空摄影高差≤设计航线高度的六分之一，并实现所测区域之间存在重叠度，通常航向重叠角度为60～70%、旁向重叠角度为30～40%。
在规定作业时间内，航空摄影时要选择地表植被、建筑覆盖物分布匀称的地点，这样才能减少对成图的制约和影响。选择在云雾少、沙尘少、空气良好的季节或天气下实施无人机航空摄影，并结合所测区域自然环境、地形特点以及摄影要求等指标选择合适时间开展外业活动。
2.3空中三角测量加密
空中三角测量主要目的是为了给缺乏外业控制点的区域测图提供正确、绝对的定向点位，及时为纠正错误注记点位[3]。空中三角测量加密实施前，应获得如下资料：航空摄影质量鉴定说明、涤纶片、图历表、工序技术设计书、计算手薄、布点略图等。
2.4内业数字化测图——DLG生产
将精密立体测图仪、解析测图仪两者进行联机使用，并实施测图。其中立体精密测图仪器应用范围广泛，能够在各种比例尺、地形测图中发挥作用，而解析测图仪则在摄像资料测图工作中应用较多。
（1）地物、地貌测量。成像和定向工作准备妥当后，可开始对地物、地貌进行测量。测量时应注意以下几点问题：保证无人机航摄成像现势性良好;必要时，需对所测区域室内判读成像样片进行重新编制;若地物、地貌相关元素清晰，则按照图饰规范直接将其绘制在图板中。
（2）接边和结尾。若地物、地貌相关元素无法准确判断，内业工作仅需将外在轮廓绘制出来即可，其它作为疑点交给外业做相应处理;外业工作负责检查、核对内业测绘工作，并对目标明确、元素清晰的部分进行抽查，补调内业工作无法识别的地物、地貌、地形元素[4]。地物、地貌测量时，应在对应仪器上和已完成绘图边进行接边处理，每个成像图测量完毕后，要仔细检查、认真核对每幅。
3数字化地行测量中无人机摄影测量技术应用体会
无人机摄影测量技术操作方便，和传统测绘技术相比，具有成本低廉、数据收集迅速等优势，为数字化地形测量带来新途径，但在使用过程中仍存在以下几点主要问题：
（1）无人机体积小、载荷低，通常不能携带常规航摄仪器完成航摄任务，且多数通过改装后（加固处理和电路改装）的普通微单相机来实现航拍。感光单元往往存在畸变差，导致成图不能满足测量高精度要求;
（2）将无人机摄影测量技术用在地形图测量和生产中，会存在一定不确定性。例如，虽然区域测量网络中，整体加密状况和精度评价良好，单模型中的误差也比较小，但在单模型中，定向精度非常有可能存在超限现象。就是这些个别点位定向精度存在超限，给整个测图定向点带来较大的接边误差;
（3）无人机在城市地形测量中效果差强人意，存在一定局限性。这是由于城市高楼众多、人口密集，无人机通常无法找到合适起、降场所。且不同类型无人机对起降场所、净空条件、通讯距离等要求不尽相同，因此想实现无人机在任意时间、任何条件下完成城市地形测量，现阶段还存在一定难度;
（4）通常，无人机动力来源有两种，一是汽油，二是电池。若无人机上配备的电池为8000mAh，那么续航时间仅为45～50min;虽然使用汽油的无人机航行时间比较长，但无人机结构简单，且航行过程中人工干预较少，若在高空飞行时突然遇到强大气流（或强风），将可能带来严重损。由动力来源不足带来的续航时间短暂，存在一定的安全隐患。
4结束语
无人机航摄系统升空时间短、成像快，能够有效缩短测量时间，提升测量工作效率。文章简要介绍数字化地形测量工作特点，重点讨论无人机摄影测量技术在数字化地形测量中的应用，并指出该技术目前局限性，旨在为地形测量测绘工作提供新方向。
参考文献
[1] 张勋.航空数码相机及其有关问题[J].测绘工程，2012，8（13）：87～88.
[2] 张光东.数字化地形测量的实践[J].地矿测绘，2013，9（16）：41～42.
[3] 林宗坚，孙杰.由小面阵 CCD 组合构成宽角航空相机[J].测绘科学，2012，7（10）：101～102.
[4] 刘江.浅析无人机摄影测量技术[J].能源技术与管理，2012，8（5）：26～27.
[关键词]数字化地形测量 无人机航摄 空中三角测量加密
[中图分类号] P62 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-1-218-2
我国经济发展和进步很大程度上促进了资源开发力度，自然资源开采需要成熟的测量方法作为保障。传统航空摄影测量技术手续复杂、费用较高、测量周期长，很难保证在短时间内完成测量工作，且经济效益低下。近几年，无人机摄影测量技术发展迅速，被广泛应用在地形测绘工作中。无人机航摄升空时间短、成像快，具有便于操作、易于运输等优势，且不受到空域管理的限制和影响，能够迅速到达所测区域，进一步缩短测量时间、提升工作效率。
1数字化地形测量
数字化地形测量在进行外业工作时，作业方案应按照仪器、设备现状加以确认，因此作业方案不可一成不变。通常选择静态GPS技术作为基础控制方法，用来布置控制网（或网），利用动态GPS实施加密控制操作，全站仪对数据进行采集，并借助计算机相关软件做成图处理[1]。但特定条件下，大比例尺测量工作中，数字化地形测量可以实现一次性布置好测量网络，并延伸到站点，可不按照“先控制、后测图”原则进行。数字化地形测量是地形测量模式的重大改革和进步，在测绘领域产生以下几方面影响：更新和改造测绘设备，促进数字化地形测量工作向着制度化和规范化迈进;提升数字化测量地形图精准度，为确立相应标准奠定基础;完善测绘单位生产技术，加强技术管理力度。在工作实践中，针对不同地形条件和特征，我们逐渐将无人机摄影测量技术应用到数字化地形测量工作中，并取得良好效益。
2无人机摄影测量技术
2.1系统与平台构成
（1）无人机摄影系统构成。无人机在执行外业任务时，其数据采集主要依靠硬件系统来实现。而硬件系统主要包含两个方面，即摄影飞行平台与地面站。其中摄影飞行平台包括机体、摄影、飞行控制和通讯四个系统，而地面站包括通讯、任务以及监控三个系统。详见如图1。
（2）无人机摄影平台构成。无人机摄影系统是以无人驾驶的飞行器作为其飞行平台，在飞行平台上安装传感器（遥感设备），具有高分辨率。摄影平台兼具GPS导航系统、自动测速系统、远程数控系统以及监测系统[2]，如图2所示。
2.2航摄成图
（1）布设“像控点”。“像控点”目标影像要保持清晰完整、方便判断，为立体测量提供方便。“像控点”的布设要遵循控制点能够达到公用目的，通常会布置在航向五片（或六片）重叠范畴内;“像控点”距离像片边缘位置应该≥1～1.5cm，而使用综合成图法时，其控制点距离航向边缘位置应该≥上述规定一半;高程控制点在选择点位时，应注意将目标定位在高程起伏比较缓或较小的位置，山顶、狭长沟壑以及斜坡（起伏较大）等地点不适宜作为点位。当点位与成像出现矛盾时，应首先考虑点位。
（2）航空摄影。航空摄影首先应确定航线，整个航线网布置点位应该按照要求设置6个平高点，航线首端、末端中上下两个基本控制点应该设置在方向线上，且垂直于直线方向，困难时相互之间偏离角度≤半条基线，上下两个对点应该布置在相同立面中;航线中间的两个控制点应该布置在首端、末端控制点直线中的中线位置上，困难时可实现向两侧偏离，偏离距离为1条基线上下，其中1个宜偏向中线;布置时，应防止两个控制点位一起向中线位置的同一侧偏离。若发生同一侧偏离情况时，偏离最大范围不能大于1条基线;航线设计要根据摄影测量区域范围、划定分区以及所分区内基准面平均高程，尽量使统一区域内航空摄影高差≤设计航线高度的六分之一，并实现所测区域之间存在重叠度，通常航向重叠角度为60～70%、旁向重叠角度为30～40%。
在规定作业时间内，航空摄影时要选择地表植被、建筑覆盖物分布匀称的地点，这样才能减少对成图的制约和影响。选择在云雾少、沙尘少、空气良好的季节或天气下实施无人机航空摄影，并结合所测区域自然环境、地形特点以及摄影要求等指标选择合适时间开展外业活动。
2.3空中三角测量加密
空中三角测量主要目的是为了给缺乏外业控制点的区域测图提供正确、绝对的定向点位，及时为纠正错误注记点位[3]。空中三角测量加密实施前，应获得如下资料：航空摄影质量鉴定说明、涤纶片、图历表、工序技术设计书、计算手薄、布点略图等。
2.4内业数字化测图——DLG生产
将精密立体测图仪、解析测图仪两者进行联机使用，并实施测图。其中立体精密测图仪器应用范围广泛，能够在各种比例尺、地形测图中发挥作用，而解析测图仪则在摄像资料测图工作中应用较多。
（1）地物、地貌测量。成像和定向工作准备妥当后，可开始对地物、地貌进行测量。测量时应注意以下几点问题：保证无人机航摄成像现势性良好;必要时，需对所测区域室内判读成像样片进行重新编制;若地物、地貌相关元素清晰，则按照图饰规范直接将其绘制在图板中。
（2）接边和结尾。若地物、地貌相关元素无法准确判断，内业工作仅需将外在轮廓绘制出来即可，其它作为疑点交给外业做相应处理;外业工作负责检查、核对内业测绘工作，并对目标明确、元素清晰的部分进行抽查，补调内业工作无法识别的地物、地貌、地形元素[4]。地物、地貌测量时，应在对应仪器上和已完成绘图边进行接边处理，每个成像图测量完毕后，要仔细检查、认真核对每幅。
3数字化地行测量中无人机摄影测量技术应用体会
无人机摄影测量技术操作方便，和传统测绘技术相比，具有成本低廉、数据收集迅速等优势，为数字化地形测量带来新途径，但在使用过程中仍存在以下几点主要问题：
（1）无人机体积小、载荷低，通常不能携带常规航摄仪器完成航摄任务，且多数通过改装后（加固处理和电路改装）的普通微单相机来实现航拍。感光单元往往存在畸变差，导致成图不能满足测量高精度要求;
（2）将无人机摄影测量技术用在地形图测量和生产中，会存在一定不确定性。例如，虽然区域测量网络中，整体加密状况和精度评价良好，单模型中的误差也比较小，但在单模型中，定向精度非常有可能存在超限现象。就是这些个别点位定向精度存在超限，给整个测图定向点带来较大的接边误差;
（3）无人机在城市地形测量中效果差强人意，存在一定局限性。这是由于城市高楼众多、人口密集，无人机通常无法找到合适起、降场所。且不同类型无人机对起降场所、净空条件、通讯距离等要求不尽相同，因此想实现无人机在任意时间、任何条件下完成城市地形测量，现阶段还存在一定难度;
（4）通常，无人机动力来源有两种，一是汽油，二是电池。若无人机上配备的电池为8000mAh，那么续航时间仅为45～50min;虽然使用汽油的无人机航行时间比较长，但无人机结构简单，且航行过程中人工干预较少，若在高空飞行时突然遇到强大气流（或强风），将可能带来严重损。由动力来源不足带来的续航时间短暂，存在一定的安全隐患。
4结束语
无人机航摄系统升空时间短、成像快，能够有效缩短测量时间，提升测量工作效率。文章简要介绍数字化地形测量工作特点，重点讨论无人机摄影测量技术在数字化地形测量中的应用，并指出该技术目前局限性，旨在为地形测量测绘工作提供新方向。
参考文献
[1] 张勋.航空数码相机及其有关问题[J].测绘工程，2012，8（13）：87～88.
[2] 张光东.数字化地形测量的实践[J].地矿测绘，2013，9（16）：41～42.
[3] 林宗坚，孙杰.由小面阵 CCD 组合构成宽角航空相机[J].测绘科学，2012，7（10）：101～102.
[4] 刘江.浅析无人机摄影测量技术[J].能源技术与管理，2012，8（5）：26～27.