地形圖測繪是對地球表面的地形和物體在水平面上的投影進行具體的測量，然後通過等比例的形式將其製作成圖，用特殊的符號和標記繪成地形圖的工作。地形測量主要分為控制測量和碎部測量兩種，根據應用儀器的不同擁有不同的繪畫方式。控制測量是指以地形測圖為依據，通過平板儀測圖的方式來控制測量中的變量，來測定一定數量的平面和高程控制點。碎部測量則是階段式的測量方法，將測繪根據不同的地物特徵點和地形特徵點分成不同的碎部點。從對碎部點的水平和垂直距離高度方向進行具體的測繪。地形圖的測繪方法通常有平板儀測圖法、經緯儀測圖法和聯合測圖法等。根據不同的地理環境和不同的要求選擇不同的測繪方法。但是這些地形圖的測繪方法都是要在明確的地理照片下完成，這就需要在地形圖測繪中引入無人機航空攝影測量來實現地理圖形的實時掌控。
1無人機航空攝影測量技術的概念與優勢
1.1無人機航空攝影測量技術
無人機航空攝影測量技術是在航空攝影測量上進行改進的技術，航空攝影測量通常是指在飛機上用航攝儀器對照地面進行連續的拍攝和取相片，結合地面控制點測量、調繪和立體測繪等步驟，最終完成地形圖的繪製。因此，無人機航空攝影測量技術是指在無人機上進行的操作，相較於傳統的航空測量來說，它的基本原理並沒有改變，都是通過中心投影的透視變換，來實現投影過程中的幾何反轉。現在的無人機航測可應用到多個行業內，在小區等小範圍的環境下也可以進行作業，尤其是對於基礎測繪和地形圖測繪上，有著廣闊的發展前景。
1.2無人機航空攝影測量技術的優勢
對於無人機航空攝影測量來說，比過去傳統的測量方式更加具有靈活性，高效快速，既可以小範圍作業，又可以大面積地進行拍攝，增加了適用範圍，而且相較於飛機來說無人機的成本要遠遠降低，且不需要過多人工方面的幹預，使航測更加具有準確性。無人機的航測受外在天氣影響較小，而且也沒有場地起降的限制，不用考慮飛行中飛行員的安全問題，擁有快速的反應能力，通過車載系統就可以完成作業，操作簡單，交通便捷，能夠監測到人工測量不到的範圍。其次，與傳統的航測相比，無人機航測擁有絕對的時效性，可以實現數據存檔和拍攝時間上的統一，隨時拍照，隨時都可以儲存。針對我國的地形來說，很多地區由於外在的條件，人工都是無法對其進行作業的，但是無人機航測技術卻可以做到無差別地進行拍攝作業，不受地理區域的限制，成像的質量和精密程度都比過去有所加強。
2無人機航空攝影測量的具體實例
隨著科學技術的發展，由於無人機成本低、周期短等優勢，無人機航空攝影測量已經被廣泛應用到地形圖的測繪中。這裡以雲南省怒江傈僳族自治州的一個山區作為實例來分析無人機航空攝影測量的具體情況。首先，要對於要測量的山區位置和地形有一個大致的了解。這裡的位置地處東經98°09′~99°39′，北緯25°33′~28°23′之間，地形多為高山陡坡，所以在無人機的選擇上可以選取大疆的旋翼無人機，具體的測繪面積為20km2左右，要求以1:2000的比例做出地形圖的測繪。
在無人機的調試過程中，要對如人機的相機像素進行選擇，一般的像素為2000萬，鏡頭是8.8mm的定焦鏡頭，這樣是為了保證在拍攝過程中可以實現影像的清晰，快門的速度設定為0.002s，來確保連續的拍攝成像，避免因為無人機的抖動而引起畫面上的模糊。接著要對無人機的像控點進行布置，選擇明顯的交匯點作為像控布置，並採用準確的測量發放，在本次拍攝中，一共設置了50個左右的像控點，其中一部分作為檢查點進行操作，來保證拍攝的精準度。另外，在地區上空也要進行區域網的布置和航線的規劃，根據具體的比例對地面的採集量和測區地形進行不同程度的測試，最好將航線規劃為正方形或者矩形，以保證測量的具體面積，根據計算公式算出無人機的航高后進行設置。最後對無人機進行數據方面的採集，確定最終獲得的航空影像，再由專業的工作人員進行具體的分析和測繪。
3無人機航空攝影測量在地形圖測繪中的具體應用方法
3.1像片控制點聯測
在地形測繪圖中，無人機航測的首先應用方法是對像片控制點的聯測。像片控制點是指直接為攝影測量的控制點加密或者是因為測圖的需要而在實際地理位置上進行設計並且測定的控制點。像片控制點直接影響了無人機航空攝影測量的後續工藝和攝影成像的精度與準確性，因此，要求在實際的地形圖測繪中要對像片控制點的數量和位置有一個具體的設定。首先，對於像片控制點來說，實際的誤差不能相差過多，這就對無人機的測繪工作有了更高的要求，需要把像片平高的控制點與基礎控制點在水平位置中的誤差控制在1m之內，而像片高程控制點的誤差在平地上不能超過10cm，在山坡上不能超過50cm。
要想完成像片控制點的聯測第一要素就是對控制基準的建立有一個正確的把握。對一個測區來說，控制基準的建立十分重要，需要對照具體的測繪比例來對基準的控制點有一個預估，以國家基礎控制點為標準，實行不同級別的平面控制，用GPS定位系統進行精準計算，從而在水平和垂直兩個方向上找到交匯點，完成控制基準的建立。在控制基準建立後，一般採用GPSRTK的方法進行具體像片控制點的測量。但是此方法的缺點是只能在平坦的地面上進行測量，在控制點的附近通過GPS的基礎對像片控制點進行直接的測量，在測量前後都要對相關設備進行檢查，避免過程中出現誤差，影響後續操作。
3.2像片調繪
像片調繪是在無人機航測的基礎上根據不同的要求，對無人機的拍攝成片進行適當的取捨，並且按照特有的符號和形式將地物、地貌標記下來的過程，這些工作被統稱為像片調繪。它是一種通過判讀知識對像片進行重新的調查和補測的過程，以供專業的工作人員對其進行整修和測繪。像片調繪的主要方法為全野外調繪法，是通過無人機航測的過程在野外進行作業的方法。在調繪之前，要對調繪路線和調繪面積進行具體的設計，從新測定當地的地物和地貌，選擇調繪路線要以安全為主，最好選擇視野良好的平坦地區進行調繪。調繪工作完成後要對無人機進行相關專業形式的驗收，調整好部分數據，以便地形圖測繪工作可以繼續順利進行。
3.3航測的內業工作
在無人機的航測過程中，除了航測外業工作外，還要完成航測內業方面的工作。航測內業包括測圖控制點的加密和利用各種光學儀器進行地形圖的拍攝。測圖控制點的加密在平坦地區會選擇三角測量法，三角測量法是指利用地球軌道的直徑作為基線，對測量物體與物體之間的距離。三角測量法的原理都通過被測物體的垂直線段垂直與兩者之間連線的重點，隨著具體的增大，二者形成的角度也就越大，因此被測量到的距離具有較好的準確性。
在丘陵和山地地區採用立體測圖儀的測量方法。立體測圖儀是指用在攝影測量內業成圖的主要儀器，其結構原理是幾何的反轉，通過投影中形成的射線束，經過立體物體後形成的幾何模型。而光學機械儀器則通常是指無人機中的相機，也就是對地形圖的拍攝，在拍攝前，需要對相機的像素，焦距等參數進行調整，根據無人機距離地面的高度來進行改變，使像片可以清晰成像，並且要對相機的拍照時間進行設計，使其保證連續的拍攝，避免工作人員在研究過程中出現各種的問題，導致工作不能繼續進行。
4結語
綜上所述，無人機航空攝影測量技術以其高效簡單、成本低、周期短、精密準確等特點被廣泛應用在各種行業領域中，尤其是在地形圖測繪中，現階段的主要技術模式是無人機航測，工作人員需要加大對無人機航測的研究，提高無人機航測在地形圖測繪應用中的發展空間。
撰稿：王吉振，山東省地質測繪院工程師，研究方向：攝影測量與遙感。
（轉自《中國高新科技》雜誌2020年第1期）