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摘要：本文主要介绍了无人机测量技术的原理、测量过程以及在实际数字地形图测绘中的具体应用过程，并对无人机外业数据获取和内业数据处理以及输出的作业成果进行了阐述，对精度进行分析，最后做出总结。
关键词：无人机；无人机测量；数字地形图；精度分析
引言
近年来，无人机以其机动灵活，反应迅速；操作快捷，工作效率高；飞行容易，适应性好；空间分辨率高，信息量丰富等一系列的优点广泛应用于基础地理信息测绘、应急测绘保障、工程变化监测、文化遗产保护、野生动植物保护、自然灾害监测与评估、数字城市建设、城市规划管理等各个领域。本文主要介绍了空中三角测量的原理、方法过程、地形图测绘流程，以实例阐述外业到内业的数据获取以及处理过程并对其精度进行分析[1]。
1 空中三角测量
1.1空中三角测量的原理
空中三角测量是根据少量的野外控制点，在室内进行控制点的加密，求得加密点的高程和平面位置，为缺少野外控制点的地区测图提供用于绝对定向的控制点。空中三角测量的主要原理是，在传统的摄影测量中是通过对点位进行测定来实现的，即是根据影像的像点测量坐标和少量控制点的大地坐标，来求解未知点大地坐标和影像的外方位元素，所以也把空中三角测量称为摄影测量空三加密[2]。
1.2无人机测量
（1）飛行平台采用Trimble UX5无人机：该机为固定翼，弹射起飞，飞行高度70-750米，巡航速度80Km/h，抗风7级。
（2）摄影Sony-a5100相机：该相机2400万像素，15mm镜头，APS-C画幅。
（3）基本技术指标和要求
① 所获取影像为可进行立体测量的真彩色数字影像。
② 按4cm地面分辨率进行技术设计，影像数据应满足1：500比例尺的线画图（DLG），地表数字高程模型（DSM），正射影像图（DOM）的精度要求。
③ 当机载GPS数据缺失或精度不够时，该架次必须重测。
④ 摄区航向、旁向重叠率80～85%。
⑤ 航线按垂直于当时风向布设。
⑥ 航高按测区情况设置100-180米。
⑦ 根据航测时光照等天气情况，对相机快门速度、光圈值、IOS感光度等进行合理设置，以获取清晰的、高质量的相片。
⑧ 每架次像控点靶标最少布设5个，测区四个角及测区中部都应布设靶标，一般每测区以6-8个为宜，困难地区，地形起伏较大，森林区等增加靶标布设，高的、低的地方都要布设[3]。
如图一所示是某矿坑的影像处理结果：
2 数据获取与数据处理
2.1 外业
航测外业主要包括：外业调绘、和补测等。
外业调绘和补测使用GPS和全站仪等数字测图仪器进行野外坐标采集，一是使用美国天宝R6网络RTK流动站，连接cors站以国土资源局提供的84-80七参数设置仪器。
二是使用拓普康免棱镜全站仪架设在图根点上进行野外坐标测量[4]。
（1）外业调绘：将内业采编的地形图进行初编后回放（打印），用回放图进行外业调绘。调绘内容主要包括：判读检查、房檐改正、地理名称调查注记、建筑物等各种性质说明注记等等，供内业编辑使用。
（2）地形地物补测：对因树木遮盖或其他原因导致室内无法判测的地形地物，以及摄影后新增加的地物，用网络RTK和全站仪进行实地测绘；对植被地等遮挡区域的高程值，进行实地测量。
（3）在内业编辑、修改、检查完成后，再次打印DLG纸图，进行二次外业，全面巡视检查，并检查最终成图的地物间距中误差。外业检查结束后，应及时在计算机上进行修改[5]。
2.2 内业
内业工作主要包括：航测数据处理、立体测图（内业立体判测）和等高线的绘制。
（1）航测数据处理：利用UASMaster 7.0处理软件对航测数据进行处理，该软件自动化程度高，相片内定向，空三加密等自行处理，对像控点进行校正、外方位元素计算后，创建DOM和点云[6]。
（2）立体测图：利用DOM和点云，使用“数字测图系统CASS9.1”绘制。
1：500数字线划图（DLG）。
利用点云抽稀高程数据，展绘在数字线划图上；植被地等遮挡区域的高程需使用GPS、全站仪等数字测量仪器采集，展绘在数字线划图上，构成DTM网，生产等高线[7]。
3 精度分析
无人机测量影响精度的主要因素包括像控点精度、相机分辨率、影像处理精度和平差计算精度。
（1）像控点精度
采用的是天宝UX5无人机，需要布设像控点，因此像控点的可靠性与精度直接决定了外业影像是否可用，从而影响定位精度。
（2）相机分辨率
航拍相机的分辨率也会影响拍摄影像的精度。不同的相机其相机参数不同那么会对影像的精度产生影响。由成像比例尺公式可知，影像的分辨率不仅与CCD本身像元大小有关，还与航摄高度有关，在焦距一定的情况下航高越低，分辨率越高。
（3）影像处理精度
采用的内业处理软件是Trimble InphoUASMaster进行高级数据处理，主要是对像控刺点精度和拍摄照片的拼接精度，空三加密部分是对具有重叠的航空影像进行自动匹配连接点，从而获得每一张照片的相对姿态位置。自动匹配连接点在整个测区具有非常密集的分布。如果像控点或连接点存在很大的粗差，不剔除就进行平差，会将粗差当作系统误差进行改正，导致错误的平差结果。因此，有效地剔除粗差是提高加密精度的重要方法。
（4）平差计算精度
将外业布设的像控点提供的坐标值作为观测值，列出误差方程，然后加上适当的权重，与待加密点的误差方程联立进行求解。通过加密软件，运用快捷的像控点量测，全自动平差结算，相机自检校以及质量检测等工具来保证高精度的成果，避免了像控点的分布不均[9]。
4 结论
近年来，我国经济高速发展，科技不断进步对于大面积的地形图的需求不断的增加，单纯的依赖传统的全站仪地形图测绘，已经不能够满足生产生活的需要，无人机摄影测量通过机载相机对进行航拍摄影测量，然后通过相应的软件对所获取的影像进行处理，按照一定的精度要求拼接成图像，缩减了大量的外业，提高了测绘工作效率。本文主要介绍了无人机摄影测量在地形图测绘中的应用，并举例说明了外业到内业的操作和处理过程。
参考文献：
[1]陈大平.测绘型无人机系统任务规划与数据处理研究[D].郑州：解放军信息工程大学，2011.
[2]崔红霞，林宗坚，孙杰.大重叠度无人机遥感影像的三维建模方法研究[J].测绘科学，2005，30（2）：36-38.
[3]鲁恒，李永树，何敬.一种基于特征点的无人机影像自动拼接方法[J].地理与地理信息科学，2010，（5）：16-19.
[4]姜丽丽，高天虹，白敏.无人机影像处理技术在大比例尺基础测绘工程中的应用研究[J].测绘与空间地理信息，2013，36（7）：174-176.
[5]毕凯.无人机数码遥感测绘系统集成及影像处理研究[D].北京：中国测绘科学研究院，2009.
[6]连蓉.四旋翼无人机影像获取及DOM生产研究[J].地理空间信息，2014，（1）：80-83.
[7]熊登亮，陈舫益.采用无人机影像生成高原山区高精度DEM的一种方法[J].测绘与空间地理信息，2014，（1）：127-128.
[8]何敬，李永树，等.无人机影像制作大比例地形图实验分析[J].测绘通报，2009，（8）：24 27.
[9]邹晓亮，缪剑，张永生，等.基于像素工厂的无人机影像空三优化技术[J]测绘科学技术学报，2012，29（5）：362-367.
作者简介：
路绪杰（1991—）男，汉族，河南商丘人，在读硕士研究生，研究方向：无人机与三维激光扫描技术。
关键词：无人机；无人机测量；数字地形图；精度分析
引言
近年来，无人机以其机动灵活，反应迅速；操作快捷，工作效率高；飞行容易，适应性好；空间分辨率高，信息量丰富等一系列的优点广泛应用于基础地理信息测绘、应急测绘保障、工程变化监测、文化遗产保护、野生动植物保护、自然灾害监测与评估、数字城市建设、城市规划管理等各个领域。本文主要介绍了空中三角测量的原理、方法过程、地形图测绘流程，以实例阐述外业到内业的数据获取以及处理过程并对其精度进行分析[1]。
1 空中三角测量
1.1空中三角测量的原理
空中三角测量是根据少量的野外控制点，在室内进行控制点的加密，求得加密点的高程和平面位置，为缺少野外控制点的地区测图提供用于绝对定向的控制点。空中三角测量的主要原理是，在传统的摄影测量中是通过对点位进行测定来实现的，即是根据影像的像点测量坐标和少量控制点的大地坐标，来求解未知点大地坐标和影像的外方位元素，所以也把空中三角测量称为摄影测量空三加密[2]。
1.2无人机测量
（1）飛行平台采用Trimble UX5无人机：该机为固定翼，弹射起飞，飞行高度70-750米，巡航速度80Km/h，抗风7级。
（2）摄影Sony-a5100相机：该相机2400万像素，15mm镜头，APS-C画幅。
（3）基本技术指标和要求
① 所获取影像为可进行立体测量的真彩色数字影像。
② 按4cm地面分辨率进行技术设计，影像数据应满足1：500比例尺的线画图（DLG），地表数字高程模型（DSM），正射影像图（DOM）的精度要求。
③ 当机载GPS数据缺失或精度不够时，该架次必须重测。
④ 摄区航向、旁向重叠率80～85%。
⑤ 航线按垂直于当时风向布设。
⑥ 航高按测区情况设置100-180米。
⑦ 根据航测时光照等天气情况，对相机快门速度、光圈值、IOS感光度等进行合理设置，以获取清晰的、高质量的相片。
⑧ 每架次像控点靶标最少布设5个，测区四个角及测区中部都应布设靶标，一般每测区以6-8个为宜，困难地区，地形起伏较大，森林区等增加靶标布设，高的、低的地方都要布设[3]。
如图一所示是某矿坑的影像处理结果：
2 数据获取与数据处理
2.1 外业
航测外业主要包括：外业调绘、和补测等。
外业调绘和补测使用GPS和全站仪等数字测图仪器进行野外坐标采集，一是使用美国天宝R6网络RTK流动站，连接cors站以国土资源局提供的84-80七参数设置仪器。
二是使用拓普康免棱镜全站仪架设在图根点上进行野外坐标测量[4]。
（1）外业调绘：将内业采编的地形图进行初编后回放（打印），用回放图进行外业调绘。调绘内容主要包括：判读检查、房檐改正、地理名称调查注记、建筑物等各种性质说明注记等等，供内业编辑使用。
（2）地形地物补测：对因树木遮盖或其他原因导致室内无法判测的地形地物，以及摄影后新增加的地物，用网络RTK和全站仪进行实地测绘；对植被地等遮挡区域的高程值，进行实地测量。
（3）在内业编辑、修改、检查完成后，再次打印DLG纸图，进行二次外业，全面巡视检查，并检查最终成图的地物间距中误差。外业检查结束后，应及时在计算机上进行修改[5]。
2.2 内业
内业工作主要包括：航测数据处理、立体测图（内业立体判测）和等高线的绘制。
（1）航测数据处理：利用UASMaster 7.0处理软件对航测数据进行处理，该软件自动化程度高，相片内定向，空三加密等自行处理，对像控点进行校正、外方位元素计算后，创建DOM和点云[6]。
（2）立体测图：利用DOM和点云，使用“数字测图系统CASS9.1”绘制。
1：500数字线划图（DLG）。
利用点云抽稀高程数据，展绘在数字线划图上；植被地等遮挡区域的高程需使用GPS、全站仪等数字测量仪器采集，展绘在数字线划图上，构成DTM网，生产等高线[7]。
3 精度分析
无人机测量影响精度的主要因素包括像控点精度、相机分辨率、影像处理精度和平差计算精度。
（1）像控点精度
采用的是天宝UX5无人机，需要布设像控点，因此像控点的可靠性与精度直接决定了外业影像是否可用，从而影响定位精度。
（2）相机分辨率
航拍相机的分辨率也会影响拍摄影像的精度。不同的相机其相机参数不同那么会对影像的精度产生影响。由成像比例尺公式可知，影像的分辨率不仅与CCD本身像元大小有关，还与航摄高度有关，在焦距一定的情况下航高越低，分辨率越高。
（3）影像处理精度
采用的内业处理软件是Trimble InphoUASMaster进行高级数据处理，主要是对像控刺点精度和拍摄照片的拼接精度，空三加密部分是对具有重叠的航空影像进行自动匹配连接点，从而获得每一张照片的相对姿态位置。自动匹配连接点在整个测区具有非常密集的分布。如果像控点或连接点存在很大的粗差，不剔除就进行平差，会将粗差当作系统误差进行改正，导致错误的平差结果。因此，有效地剔除粗差是提高加密精度的重要方法。
（4）平差计算精度
将外业布设的像控点提供的坐标值作为观测值，列出误差方程，然后加上适当的权重，与待加密点的误差方程联立进行求解。通过加密软件，运用快捷的像控点量测，全自动平差结算，相机自检校以及质量检测等工具来保证高精度的成果，避免了像控点的分布不均[9]。
4 结论
近年来，我国经济高速发展，科技不断进步对于大面积的地形图的需求不断的增加，单纯的依赖传统的全站仪地形图测绘，已经不能够满足生产生活的需要，无人机摄影测量通过机载相机对进行航拍摄影测量，然后通过相应的软件对所获取的影像进行处理，按照一定的精度要求拼接成图像，缩减了大量的外业，提高了测绘工作效率。本文主要介绍了无人机摄影测量在地形图测绘中的应用，并举例说明了外业到内业的操作和处理过程。
参考文献：
[1]陈大平.测绘型无人机系统任务规划与数据处理研究[D].郑州：解放军信息工程大学，2011.
[2]崔红霞，林宗坚，孙杰.大重叠度无人机遥感影像的三维建模方法研究[J].测绘科学，2005，30（2）：36-38.
[3]鲁恒，李永树，何敬.一种基于特征点的无人机影像自动拼接方法[J].地理与地理信息科学，2010，（5）：16-19.
[4]姜丽丽，高天虹，白敏.无人机影像处理技术在大比例尺基础测绘工程中的应用研究[J].测绘与空间地理信息，2013，36（7）：174-176.
[5]毕凯.无人机数码遥感测绘系统集成及影像处理研究[D].北京：中国测绘科学研究院，2009.
[6]连蓉.四旋翼无人机影像获取及DOM生产研究[J].地理空间信息，2014，（1）：80-83.
[7]熊登亮，陈舫益.采用无人机影像生成高原山区高精度DEM的一种方法[J].测绘与空间地理信息，2014，（1）：127-128.
[8]何敬，李永树，等.无人机影像制作大比例地形图实验分析[J].测绘通报，2009，（8）：24 27.
[9]邹晓亮，缪剑，张永生，等.基于像素工厂的无人机影像空三优化技术[J]测绘科学技术学报，2012，29（5）：362-367.
作者简介：
路绪杰（1991—）男，汉族，河南商丘人，在读硕士研究生，研究方向：无人机与三维激光扫描技术。