李文昌
西安大地测绘股份有限公司，陕西 西安 710100
摘要：现阶段，随着航空技术的发展与摄影水平的提高，无人机航空摄影测量技术逐渐发展起来，并取得了显著成果。无人机航空摄影测量技术在实际应用中的优势十分突出，尤其是减少了人工的任务量，降低了工作人员的安全隐患，即便无人机发生故障，也不会出现人员伤亡或造成较大的财产损失。这些优势使得无人机航空摄影测量在地形图测绘中得以推广，在工程中得以广泛应用。
关键词：航空测量；地形测绘；应用分析
引言
无人机摄影测量具有成本低、效率高、时效强、周期短、灵活性强的优点,特别适合小面积作业。随着科学技术的发展,无人机续航能力也不断提升,这样就能够高效率的获取高分辨率的影像,进而提高地形图测绘的效率。随着社会经济发展,工程建设项目不断增加,直接推动着地形图测绘工作的稳步发展,这就对地测结果的质量提出了更高的要求。基于无人机航空测量技术存在诸多的优势,越来越广泛的应用到地形测绘中。无人机航空测量技术在地测工程中的意义是十分重大的。
1 无人机航空测量技术概述
1.1 无人机摄影测量应用现状
无人机低空摄影测量广泛应用在海洋遥感、精确农业、森林火灾预防等领域。低空飞行指飞行高度在50-1000m，其中摄影精度控制在0.1-0.5m，能满足城市精细测绘的要求。无人机低空摄影测量技术，借助无人机为飞行载体，主要目标是获取高分辨率数字影像，具有集成性和便捷性，这得益于无人机低空摄影测量技术的日益完善。我国对无人机低空摄影测量技术的发展十分关注，已有能获取城市地区高分辨率色彩影像的技术和能力。无人机的控制系统及摄影系统保养和维修十分简便，对工作人员的能力要求不高，且在阴雨和雾霾天气仍然可以完成标准的影像数据采集。
1.2 无人机航空测量的构成与工作原理
无人机航空测量系统主要包括飞行平台、飞行控制系统、传感器、高分辨率相机、测控系统等。以影像数据为基础，通过对像点的选取和采集，形成定位数据和定位信息，可以和影像数据相结合，实现影像的自动匹配。再通过进一步的定位工作，即相对定向和绝对定向等基本确定输出立体图的数据，再通过外业调绘和人工的进一步完善，如屋檐改正和电杆连线、属性调查等，以保证地形图所示内容完整、正确。通过外业调绘资料对测图成果进一步编辑处理，使用数字测图方法对一、二类地物点和其他补测数据加以整合，输出图形。
2 无人机航测在地形测绘中的应用原理及技术流程
2.1 无人机航测原理
无人机航测是传统航空摄影测量手段的有力补充,在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取方面具有明显优势。无人机航测系统主要包括:飞行平台、飞行导航与控制系统、地面监控系统、机载相机设备、数据传输系统、发射与回收系统、附属设备等。其通过无线电遥控设备或机载计算机远程控制飞行系统进行作业,使用小型数字相机(或扫描仪)作为机载遥感设备。
2.2 主要技术流程
利用小型无人机在航摄范围内进行航飞,并对此区域进行像控点测量、空三加密、内业成图、成果检验与分析,从而生成高分辨率正摄影像图,根据此高分辨率正摄影像图进行矢量化,得到所需地形图。
3 航空测量在地形测绘中的应用
3.1 精密单点定位技术在航空测量中的应用实践
精密单点定位技术中的TriP软件是通过VisualC++编程所实现的一个算法软件，TriP有着动态定位以及后处理静态定位的作用。精密单点定位技术在航空测量中的应用实践将用TriP软件对于格陵兰地区使用航空测量以及航空重力收集的动态GPS数据进行精密单点定位技术的计算实例探讨分析。2004年7月1日上午，一架由冰岛至苏格兰的航班从上午7时40分起飞并在11时30分降落，航线飞行共花费时间3小时50分钟，而两地距离约840km，飞机中配置了包含备份使用的共计2套GPS接收机天线，并安装了航空Lidar测量设备仪器、航空钟丽义、惯性导航设备等，GPS采用1S数据。在此次航班航线中，共有2端点及中间3个地面基准站，这3个基准站皆采用双差动态定位解算。参数所估计的模型精度是依靠观测值进行延后残差所计算的RMS值大小进行评定的，因此，若模型精度相对较高，且对应残差RMS值较小，则表明观测值的延后残差较小。TriP进行精密动态单点定位计算所得到的相关飞行期间的可用卫星组合相位观测值的延后残差，仅有少部分卫星历元的延后残差超出了5cm，而这些卫星在历元时刻中的高度角小于15°，在解算加权的条件下，这些卫星观测值对于整体定位解算的帮助，即使残差较大，并不影响实际的精密单点定位技术的定位精度。根据实际的计算与加权分析，精密动态单点定位的内符合精度能够达到厘米水平。利用TriP精密动态单点定位的数据能够对飞机飞行中所获得的定位数据进行深入的分析和比较，比较的内容包括飞机实测的GPS数据的动态单点定位解与多基准站双差解，以及任选基准站数据与TriP模拟动态单点定位解算得到的坐标数据对比。在实际的分析中，能够得到如下结论：1）飞机实测的GPS数据的动态单点定位解与多基准站双差解之间存在一定的差异，这些差异部分来自于非差单点定位模型与双差模型之间的不同，部分则来自于卫星钟误差与轨道误差，虽然TriP软件使用非差模式，利用IGS提供的精密卫星钟差与精密星历，但是仍然有不可避免和必然存在的误差，而这些误差将会影响实际的动态数据处理工作和定位结果。2）静态模拟动态试验能够较为真实地反映出TriP精密单点定位技术的动态定位性能和精确程度，在基准站坐标已知的背景下，精密单点定位技术有着优良的定位准确度。在实际的定位中，静态数据模拟动态解算能够作为检验动态定位精度的一个方法，但是这一方法也存在一定误差，因为静态数据获得质量相对较高，因此其精度比实际的动态定位精度高。
3.2 补测操作的应用
应用无人机航测技术对地测展开测量,需要相关人员对测量盲点引起重视,对测量区域进行充分的考虑,然后根据区域位置科学的进行设计。为了让盲区测量数据不会出现任何遗漏,就需要反复对比无人机航测技术所获得的地测数据,一旦发现遗漏就要进行补测,只有这样才能提高地测的质量和完善地测数据。除此之外,要想更好的处理测量误差和降低误差的出现,就要预订参数和操作模式,这样才能提高地测工作质量,让无人机航测技术有效应用。
3.3 DOM工艺的应用
DOM主要是把无人机航拍回来的数字化图片和不同阶段的影像进行样本采集,然后纠正其他影像因素而产生的失真问题,使得这些正射影像图能够更标准。具体操作就是无人机通过低空拍摄对信息数据进行相关收集,在完成这个步骤后,就要展开相应的定向操作,而一般情况下,定向操作主要分为三种,即内定向、相对、绝对定向,通过这三种方式来纠正数据和镶嵌影像,最后在进行检查,从而形成DOM成果。
4 结语
总而言之，经济社会的高速发展为无人机航空测量技术的推广和升级提供了保障，无人机航空测量技术由于灵活性强、作业效率高、适用范围广、反响好的特点，在地形图测绘和其他测绘工作中发挥了重要的作用。实现无人机航空测量技术的进一步发展，提高无人机航空测量技术的效率与质量，还需要进一步加强综合技术的应用，从而满足社会对地形数据提出的越来越高的要求。
参考文献:
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