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【摘 要】 近年来，我国的风电能源获得一定的发展，于此同时对于大比例尺以及大面积地形图的应用逐渐增多，基于此，本文论述了航空摄影测量新方法在风电场大比例尺成图之中的应用。
【关键词】 航空摄影测量；风电场；大比例成图
引言
自20世纪80年代初起，我国的多个大型城市陆续开展了航空摄影测量技术测制城市大比例尺地形图的生产应用。随着生产发展的需要，各城市测绘单位先后组建了航测机构开展航空摄影测量和遥感方面的业务，大比例尺航测成图技术的应用在国内各城市测绘单位快速得到推广应用；同时一些与航空摄影测量和遥感相关的测绘高新技术也在不断的投入。
1、无人机航测技术基本原理
1.1、无人机航测的概念
无人机航测技术是一种以先进的无人机遥感技术和GPS定位技术为核心，将无人机作为飞行平台，以全自动化摄影测量工作站为处理平台，通过集成、定制飞行控制系统、测控系统、3S技术以及通信系统，完成航测遥感数据的快速获取及处理的技术。
1.2、无人机航测技术特点
无人机航测系统具有高机动性、高分辨率、高度集成和低成本的重要特性[，主要体现在以下几个方面：
1.2.1、无人机可以实现超低空飞行，可在云层下进行飞行航摄，弥补了卫星光学遥感和普通航空摄影常受云层遮挡而获取不到影像的缺陷。
1.2.2、由于低空更接近目标，因此能以比卫星遥感和普通航空摄影低得多的成本获得更高分辨率的影像。
1.2.3、能够实现适应地形和地物的导航与摄像控制，得到多角度、多建筑面的地面景物影像，用以支持构建城市3维景观模型，而不局限于卫星遥感与普通航摄的正射影像常规产品。
1.2.4、无人机体形小、消耗少，使用成本低，对操作员的培养周期相对较短。系统的保养和维修简便，可以无需在机场实现起降，不用租赁起飞和停放场地，灵活机动、适应性强，容易成为用户自主拥有的设备。
1.2.5、无需飞机驾驶员，规避了飞行员人身安全风险。
1.5.6、相比常规野外实测方式，无人机航测具有周期短、效率高、成本低等特点，可以将大量的野外工作转入室内，既能减轻劳动强度，又提高了勘测作业的工作效率。
2、航空摄影测量新方法概述
2.1、GPS在航空摄影中的应用
GPS用于航摄飞机导航在航空摄影测量获取航片的过程中，航空摄影飞行必须按航摄计划中的要求，在一定的高度沿设计的航线飞行，以保证所得影像具有一定的摄影比例尺、航向重叠度及旁向重叠度。随着GPS的广泛应用，已普遍使用GPS对航空摄影飞机进行导航。GPS辅助空中三角测量中的导航与定位GPS辅助空中三角测量的目的是利用GPS精确测定的摄影曝光瞬间航摄仪物镜中心的位置，将所测数据应用于摄影测量内业加密，以便尽可能减少对地面控制点的数量要求。用于确定摄影曝光瞬间航摄仪物镜中心的位置时需采用高精度相位差分的GPS动态定位方法，其实时差分定位可用于摄影导航，而确定航摄仪物镜中心的位置则利用布设在地面的2～3台GPS基准站的观测数据进行后处理获得。目前已采用QPS/IMU。
2.2、航摄比例尺的确定
对于数码航空摄影测量的比例尺，目前还没有权威的文件进行定义。现在实际生产单位一般采用1：500测图比例尺，选用1：3500或1：4000航摄比例尺；1：1000成图比例尺，选用1：6000航摄比例尺；1：2000成图比例尺，选用1：10000或1：12000航攝比例尺。
直接地理定位的精度是将摄影测量方法获得的地面点坐标与其地理参考坐标比较而得出的，能反映出直接定位的总体精度，因此是最重要的一个指标。但是这种精度与POS系统测得的外方位元素以及像点坐标观测精度都有关。试验对不同的像片重叠度以及不同基线长度的基准站对定位精度的影响作了比较。当像片重叠数越多时，对同一物点定位的同名光线交会越多，精度就越高，单航线（交会光线最多只有3条）的精度为20cm（水平X，Y）和25cm（垂直Z）。不同基线长的基准站对定位精度影响不大，虽然这是一个好消息，但是在不同的试验条件下，这还有待进一步研究证实。
2.3、机载激光扫描技术的应用
机载激光扫描技术兴于20世纪90年代后期，它利用激光测距与GPS定位原理，可以快速获取地物上高精度的三维坐标点，因其比传统的摄影测量技术精度高且测绘范围广，利用激光扫描技术进行地形地表测绘已成为一种趋势。三维激光扫描测量技术克服了传统测量技术的局限性，采用非接触主动方法直接获取高精度三维坐标，能够对任意物体进行扫描，且没有白天和黑夜的限制，快速将现实世界的信息转换成可以处理的数据。它具有扫描速度快、实时性强、精度高、主动性强、全数字特征等特点，可极大地降低成本、节约时间，而且使用方便。三维激光扫描测量技术在测绘领域有广泛的应用。激光扫描测量技术与惯性导航系统（INS）、全球定位系统（GPS）、电荷耦合（CCD）等技术相结合，在大范围数字高程模型的高精度实时获取、城市三维模型重建、局部区域的地理信息获取等方面表现出强大的优势，成为摄影测量与遥感技术的一个重要补充。它在工程、环境检测和城市建设等方面均有成功的应用实例，如断面三维测绘、绘制大比例尺地形图、灾害评估、建立3D城市模型、复杂建筑物施工、大型建筑的变形监测等。
3、航空摄影测量新方法在风电场大比例尺成图之中的应用
3.1、电子刺点作业模式
电子刺点，提高判点精度与速度像控点测量是指根据像片上内业的布点方案，在影像上根据影像的灰度和形状找到地面明显特征点加以标注，在实地测量出该点三维坐标。像控成果用于内业空中三角测量，其精度直接决定后续内业测量精度，其有效快速进行是后续工序顺利进行的保障。传统外业刺点作业模式为：内业冲印出1套标准规格（通常幅面为23cm×23cm）航空影像———刺点片；根据像片重叠度，在像片上圈定像控点概略位置；外业工作对技术人员的摄影测量知识要求较高，需具备准确快速的影像判读能力，借助经验和专业知识找出像片上标定的范围，在测区现场找出对应区域；像控点位不能随意选择，有其特定要求。在现场对应区域，选择符合《航外规范》像控点位置要求的有效地物；⑤借助放大镜选定后，用绣花针在像片上刺一针孔（直径不大于0.1mm），并以“点之记”的形式加以描述，之后架设仪器并测量出其实地准确坐标。 3.2、立体采集的规范化管理
制定规程，规范采集测图工作通过对已完成航测成图项目的总结，存在的问题有：立体采集的管理与分工不到位，采集作业规程不够细化，地物和地形要素的混合采集可能造成采集漏洞，存在重复工作。针对这些问题，制订了《工程测绘公司立体测图作业规程》对测图作业进行约定和规范，从而减少因操作不规范引起的窝工或者返工，提高成图效率。这些工作的重点是针对不同的地形类别与成图比例，详细阐述地貌与地物采集的一般要求（包括成图精度、地貌的表示方法和取舍原则、等高线与其它地形要素关系的处理、高程点读取、高程限差、图幅接边和数据上交格式等各环节详细要求）。在立体采集时，必须按照规程规定加载相应的符号库，并按照规程所指定的要素采集顺序、线性地物采集方向等进行采集，主要目的是便于在后续的编图阶段利用批量转换程序实现符号库的自动转换与按照西北院标准模版进行归层；同时尽可能的减小接边差，减少后续的编图工作量，提高成图效率。
3.3、符号转码归层的批量程序处理
西北勘测设计研究院（西北院）工程测绘公司采集环境为摄影测量工作站MapMatrix，而编图软件为Cmap（出图标准要求为CAD平台），两者符号库不同且地物编码各异，故不同采编软件环境需要衔接。传统做法是将采集成果由MapMatrix导入Cmap，需要按照西北院的标准模板进行转换与归层从而耗费大量的人力和时间。运用基于AutoCADLisp的二次开发可将繁瑣、重复的转码归层工作的批量化和自动化，大幅提高作业效率。
4、结语
本文所述的航空摄影测量新方法在风电场大比例成图项目中已得到成功验证和应用。该方法首次引入了电子刺点理念，实现航空摄影测量内业到外业的全数字化，并且借助手持GPS导航技术，提高了外业速度的同时，保证了外业的精度；其次，从生产管理的层面，对内业采集的作业规程和细则进行了改进、整理和总结，使得内业生产更加规范，为专业发展积累了宝贵的财富；另外，基于AutoCADLisp的二次开发，大幅缩减人工劳动和工程耗时，源码可根据出图标准要求灵活修改，易于推广。
参考文献：
[1]杨国林，潘福顺，宋太广，房龙.数字摄影测量相机在航空摄影测量及大比例尺数字化成图中的应用[J].测绘与空间地理信息，2008，04：135-136.
[2]刘伟，朱正荣.无人机航空摄影测量技术在风电场勘测设计中的应用[J].内蒙古电力技术，2013，02：75-79.
[3].摄影测量在冶金勘察大比例尺地形测量中的应用[J].勘察技术资料，1976，Z1：28-29.
【关键词】 航空摄影测量；风电场；大比例成图
引言
自20世纪80年代初起，我国的多个大型城市陆续开展了航空摄影测量技术测制城市大比例尺地形图的生产应用。随着生产发展的需要，各城市测绘单位先后组建了航测机构开展航空摄影测量和遥感方面的业务，大比例尺航测成图技术的应用在国内各城市测绘单位快速得到推广应用；同时一些与航空摄影测量和遥感相关的测绘高新技术也在不断的投入。
1、无人机航测技术基本原理
1.1、无人机航测的概念
无人机航测技术是一种以先进的无人机遥感技术和GPS定位技术为核心，将无人机作为飞行平台，以全自动化摄影测量工作站为处理平台，通过集成、定制飞行控制系统、测控系统、3S技术以及通信系统，完成航测遥感数据的快速获取及处理的技术。
1.2、无人机航测技术特点
无人机航测系统具有高机动性、高分辨率、高度集成和低成本的重要特性[，主要体现在以下几个方面：
1.2.1、无人机可以实现超低空飞行，可在云层下进行飞行航摄，弥补了卫星光学遥感和普通航空摄影常受云层遮挡而获取不到影像的缺陷。
1.2.2、由于低空更接近目标，因此能以比卫星遥感和普通航空摄影低得多的成本获得更高分辨率的影像。
1.2.3、能够实现适应地形和地物的导航与摄像控制，得到多角度、多建筑面的地面景物影像，用以支持构建城市3维景观模型，而不局限于卫星遥感与普通航摄的正射影像常规产品。
1.2.4、无人机体形小、消耗少，使用成本低，对操作员的培养周期相对较短。系统的保养和维修简便，可以无需在机场实现起降，不用租赁起飞和停放场地，灵活机动、适应性强，容易成为用户自主拥有的设备。
1.2.5、无需飞机驾驶员，规避了飞行员人身安全风险。
1.5.6、相比常规野外实测方式，无人机航测具有周期短、效率高、成本低等特点，可以将大量的野外工作转入室内，既能减轻劳动强度，又提高了勘测作业的工作效率。
2、航空摄影测量新方法概述
2.1、GPS在航空摄影中的应用
GPS用于航摄飞机导航在航空摄影测量获取航片的过程中，航空摄影飞行必须按航摄计划中的要求，在一定的高度沿设计的航线飞行，以保证所得影像具有一定的摄影比例尺、航向重叠度及旁向重叠度。随着GPS的广泛应用，已普遍使用GPS对航空摄影飞机进行导航。GPS辅助空中三角测量中的导航与定位GPS辅助空中三角测量的目的是利用GPS精确测定的摄影曝光瞬间航摄仪物镜中心的位置，将所测数据应用于摄影测量内业加密，以便尽可能减少对地面控制点的数量要求。用于确定摄影曝光瞬间航摄仪物镜中心的位置时需采用高精度相位差分的GPS动态定位方法，其实时差分定位可用于摄影导航，而确定航摄仪物镜中心的位置则利用布设在地面的2～3台GPS基准站的观测数据进行后处理获得。目前已采用QPS/IMU。
2.2、航摄比例尺的确定
对于数码航空摄影测量的比例尺，目前还没有权威的文件进行定义。现在实际生产单位一般采用1：500测图比例尺，选用1：3500或1：4000航摄比例尺；1：1000成图比例尺，选用1：6000航摄比例尺；1：2000成图比例尺，选用1：10000或1：12000航攝比例尺。
直接地理定位的精度是将摄影测量方法获得的地面点坐标与其地理参考坐标比较而得出的，能反映出直接定位的总体精度，因此是最重要的一个指标。但是这种精度与POS系统测得的外方位元素以及像点坐标观测精度都有关。试验对不同的像片重叠度以及不同基线长度的基准站对定位精度的影响作了比较。当像片重叠数越多时，对同一物点定位的同名光线交会越多，精度就越高，单航线（交会光线最多只有3条）的精度为20cm（水平X，Y）和25cm（垂直Z）。不同基线长的基准站对定位精度影响不大，虽然这是一个好消息，但是在不同的试验条件下，这还有待进一步研究证实。
2.3、机载激光扫描技术的应用
机载激光扫描技术兴于20世纪90年代后期，它利用激光测距与GPS定位原理，可以快速获取地物上高精度的三维坐标点，因其比传统的摄影测量技术精度高且测绘范围广，利用激光扫描技术进行地形地表测绘已成为一种趋势。三维激光扫描测量技术克服了传统测量技术的局限性，采用非接触主动方法直接获取高精度三维坐标，能够对任意物体进行扫描，且没有白天和黑夜的限制，快速将现实世界的信息转换成可以处理的数据。它具有扫描速度快、实时性强、精度高、主动性强、全数字特征等特点，可极大地降低成本、节约时间，而且使用方便。三维激光扫描测量技术在测绘领域有广泛的应用。激光扫描测量技术与惯性导航系统（INS）、全球定位系统（GPS）、电荷耦合（CCD）等技术相结合，在大范围数字高程模型的高精度实时获取、城市三维模型重建、局部区域的地理信息获取等方面表现出强大的优势，成为摄影测量与遥感技术的一个重要补充。它在工程、环境检测和城市建设等方面均有成功的应用实例，如断面三维测绘、绘制大比例尺地形图、灾害评估、建立3D城市模型、复杂建筑物施工、大型建筑的变形监测等。
3、航空摄影测量新方法在风电场大比例尺成图之中的应用
3.1、电子刺点作业模式
电子刺点，提高判点精度与速度像控点测量是指根据像片上内业的布点方案，在影像上根据影像的灰度和形状找到地面明显特征点加以标注，在实地测量出该点三维坐标。像控成果用于内业空中三角测量，其精度直接决定后续内业测量精度，其有效快速进行是后续工序顺利进行的保障。传统外业刺点作业模式为：内业冲印出1套标准规格（通常幅面为23cm×23cm）航空影像———刺点片；根据像片重叠度，在像片上圈定像控点概略位置；外业工作对技术人员的摄影测量知识要求较高，需具备准确快速的影像判读能力，借助经验和专业知识找出像片上标定的范围，在测区现场找出对应区域；像控点位不能随意选择，有其特定要求。在现场对应区域，选择符合《航外规范》像控点位置要求的有效地物；⑤借助放大镜选定后，用绣花针在像片上刺一针孔（直径不大于0.1mm），并以“点之记”的形式加以描述，之后架设仪器并测量出其实地准确坐标。 3.2、立体采集的规范化管理
制定规程，规范采集测图工作通过对已完成航测成图项目的总结，存在的问题有：立体采集的管理与分工不到位，采集作业规程不够细化，地物和地形要素的混合采集可能造成采集漏洞，存在重复工作。针对这些问题，制订了《工程测绘公司立体测图作业规程》对测图作业进行约定和规范，从而减少因操作不规范引起的窝工或者返工，提高成图效率。这些工作的重点是针对不同的地形类别与成图比例，详细阐述地貌与地物采集的一般要求（包括成图精度、地貌的表示方法和取舍原则、等高线与其它地形要素关系的处理、高程点读取、高程限差、图幅接边和数据上交格式等各环节详细要求）。在立体采集时，必须按照规程规定加载相应的符号库，并按照规程所指定的要素采集顺序、线性地物采集方向等进行采集，主要目的是便于在后续的编图阶段利用批量转换程序实现符号库的自动转换与按照西北院标准模版进行归层；同时尽可能的减小接边差，减少后续的编图工作量，提高成图效率。
3.3、符号转码归层的批量程序处理
西北勘测设计研究院（西北院）工程测绘公司采集环境为摄影测量工作站MapMatrix，而编图软件为Cmap（出图标准要求为CAD平台），两者符号库不同且地物编码各异，故不同采编软件环境需要衔接。传统做法是将采集成果由MapMatrix导入Cmap，需要按照西北院的标准模板进行转换与归层从而耗费大量的人力和时间。运用基于AutoCADLisp的二次开发可将繁瑣、重复的转码归层工作的批量化和自动化，大幅提高作业效率。
4、结语
本文所述的航空摄影测量新方法在风电场大比例成图项目中已得到成功验证和应用。该方法首次引入了电子刺点理念，实现航空摄影测量内业到外业的全数字化，并且借助手持GPS导航技术，提高了外业速度的同时，保证了外业的精度；其次，从生产管理的层面，对内业采集的作业规程和细则进行了改进、整理和总结，使得内业生产更加规范，为专业发展积累了宝贵的财富；另外，基于AutoCADLisp的二次开发，大幅缩减人工劳动和工程耗时，源码可根据出图标准要求灵活修改，易于推广。
参考文献：
[1]杨国林，潘福顺，宋太广，房龙.数字摄影测量相机在航空摄影测量及大比例尺数字化成图中的应用[J].测绘与空间地理信息，2008，04：135-136.
[2]刘伟，朱正荣.无人机航空摄影测量技术在风电场勘测设计中的应用[J].内蒙古电力技术，2013，02：75-79.
[3].摄影测量在冶金勘察大比例尺地形测量中的应用[J].勘察技术资料，1976，Z1：28-29.