航空摄影测量与传统测量在大比例尺地形测量中的精度分析

航空摄影测量与传统测量在大比例尺地形测量中的精度分析

王祥

中煤航测遥感集团有限公司 陕西西安 710054

摘 要：随着我国科学技术的不断发展，全新的测绘技术已经开始逐渐取代传统的测绘方式，为了满足我国现阶段对于地理空间数据获取的迫切需求，很多工程在开展测绘工作时将传统方式转变为了无人机航空摄影方式。文章将会对无人机航空摄影测量在大比例尺地形测量中的原理和流程进行分析，并将其与传统测量的方法和成果进行比较和分析，判断其测量结果是否符合我国目前的标准规范，并针对出现问题提出解决方案，为实际的测量工作提供合理化建议。

关键词：航空摄影测量；传统测量；大比例尺；

我国经济的快速发展加快了城镇化进程的脚步，其中大比例尺地形图数据库的准确性已经成为了社会各界用户关注的重点问题。大比例尺地形图的传统测量方式一般是采取全站仪、GPS-RTK等设备，测量人员需要在观测点的实际区域进行测量，受到地形和气象原因的约束比较大，因此测量的效率也会比较低，无法满足用户们对于大比例尺地形图数据更新速度的基本要求。目前我国在大比例尺地形图测绘的过程中运用了较为先进的数字航空摄影技术，该项技术在无人机航空摄影测量中有着比较好的发展和应用。无人机航测作为一种信息采集的方式，与传统测量方式相比会更加的准确、便利、丰富和高效等优点，能够很好的解决传统测量技术下大比例尺地形图测绘工作中的一些问题，无人机航空测量技术也随之成为了大比例尺地形图测绘的主要方式。

1航空摄影测量基本概况

1.1无人机系统

大疆无人机是我国目前较常使用的无人机机型，能够为测量工作提供厘米级的导航和成像系统，包括相机微秒级的同步、手机可操作的航线规划等功能，而且在体积上较为小巧，可以在便捷携带的同时提高地形测量的效率。航空摄影测量的基本构成有无人机飞行云台、飞行导航及控制系统、地面监控系统和数据处理系统。

1.2影像处理

在无人机航摄获取影像之后，影像处理系统将影片的数据以及POS数据在RTK和PPK的模式下，结合PIX4D软件处理，对POS进行投影转换，将其转换为目标坐标系。系统将匹配已知的基准点坐标和相机参数共同完成的影响进行自动定向、加密和拼接处理，进而获得更高精准度的DEM和质量的DOM数据。

1.3地形图测绘

在使用PIX4D对影像进行软件处理之后，可以生成tif格式的正射影像数据和osgb格式的数字高程模型数据。在EPSD2D三维测图软件中加载DSM倾斜模型，进行三维测图的采集工作，包括房屋及构筑物、道路、河流及桥梁等可以辨认的各种地标物，同时进行高程点的提取。导出Cass格式文件之后，使用CAD成图软件进行坐标转化、数据编辑、修饰图幅等工作。

1.4日常维护

无人机在应用的过程中能够给工程测绘工作带来安全性和准确性，但是它和其他的电子器械一样都属于消耗型的产品。无人机在长时间高负荷的运转模式下，其设备的性能和寿命也会随之降低。因此，相关部门应当在选择使用无人机遥感测绘技术完成工程测绘工作的同时，做好设备的周期性运维规划。在检修无人机的时候对设备的运行工况、系统设定值与实际运行值的误差进行严格的检查和分析，进而有针对性的制定出应对设备故障的运维措施，减少设备在使用期间出现故障的可能性。此外，工作人员还需要对无人机内的运行系统进行周期性的测定，对于电源系统和通信系统的运行状态都应当随时检查随时调整。

2成图精度对比分析

2.1无人机航拍测量成图精度分析

2.1.1POS数据精度

工作人员对无人机飞行的姿态控制能力、动态差分定位精度和后期的航测数据处理过程都会对航测成图的精确程度有所影响，如果测量的地区在地形上有较为明显的起伏变化，或者是在植被覆盖上较为明显，则需要适当的在测量区域增加一定数量的地面控制点，用来加强航测数据的准确定。

2.1.2影像质量

在航测成图的过程中，对于其影像质量影响较大的因素有天变化和相机本身。相机像素的大小与相机本身的型号和质量有关，但影像成像的曝光效果与天气和曝光时间有关，如果天气不好光线较差的时候可以采取增加曝光的方式提高影像成像质量。

2.1.3重叠率

在成像的过程中，重叠率可以很好的为相机的连接点提供重要的质量保障，而重叠率是要根据无人机的飞行情况决定的，如飞行时间和飞行区域。重叠率较低的情况下会容易出现地面物体没有被显现的问题，图像中可以提取到的连接点也会减少，最终使航摄图像连接粗糙对后期的处理造成影像。

2.1.4飞行高度

无人机在航摄时的飞行高度会对成像后的GSD产生影响，会使航拍成图之间的相幅发生变化。在进行实地的航拍摄影时，工作人员应当根据测量环境实际的地质情况，以及使用的比例尺和相机分辨率等因素，决定无人机在测量时的飞行高度。

2.2传统测量方法成图精度分析

传统测量的方法一般是要使用全站仪和RTK等测量设备进行数据的野外实测，再将数据转化处理成图像。RTK精度与接收机、信号传播路径，卫星有关的误差、基准站、数据链、流动站、数据处理等因素的影像有直接关系，野外实测对测量环境和测量人员的要求都比较高，环境上需要视野开阔，人员上需要有较强的测量技术；全站仪的测量精度会受到仪器参数设置、观测误差、观察环境等因素的影响，在野外实测的时候需要通视条件合格，同时要求一定的累积误差。

结束语：

综上所述，无人机航空摄影技术通过较高的效率和较准的精度等优势，充分发挥了其在大比例尺地形图测量工作中的智能特性，在实地测量的过程中完全不需要人为操作，仅需在系统中对预设点的位置进行规划便可以完成自动行驶、自动测量和自动返航的过程，大大提高了地形测量工作的质量和效率。在对比传统测量方式和航拍测量方式之后，可以发现虽然无人机航拍摄影测量技术存在着一定问题，但是整体还是比传统的测量方式优越很多，有效的降低了野外实地测量工作的难度和成本，为我国测量技术的创新和发展带来的无限的可能。

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