無人機在地形圖測量及地形災害中的應用

（1臺州市椒江城建測繪隊 浙江臺州318000；2臺州市數字化城市管理辦公室 浙江臺州318000）

（1臺州市椒江城建測繪隊 浙江臺州318000；2臺州市數字化城市管理辦公室 浙江臺州318000）

地理基礎信息的采集中航空數字攝影測量是其最有效手段之一。隨著微處理機的大范圍應用和計算機信息技術的發展，國家各部門對測繪信息的需要也越來越多，對資料內容的容量需求越來越多，對資料更新的要求越來越大。一種新型的測量方式無人機航空攝影測量不斷的出現的公眾面前，想要構建數字城市建設、數字中國就需要迫切發展低空無人飛行器航測遙感系統。

無人機地形圖測量

1 無人機航空攝影測量技術介紹

小到一個工程，大到一個城市、國家都離不開測繪，而航空攝影測量又是測繪中極其重要的一部分。隨著社會的發展數字測量時代也隨之到來，數字通訊技術、計算機技術、自動控制技術、3S技術、數碼相機技術的發展，無人機航測遙感技術也跟著發展了起來，為航測遙感領域提供了很大的幫助。無人機民用需求的擴大以及無人機航攝技術的逐漸成熟，民用領域的各行各業都已經被該技術滲透，它可以應用于國土資源勘察、數字城市發展建設、通訊站的建立、國家地圖測繪、城市發展規劃、實時監測突發事件、災害預測和評估、城市街道交通、網線電網鋪設、礦產開發、環境管理和生態保護、森林治理、數字化農業等領域，對社會經濟的發展建設具有重要意義。

無人機數字化產品有：①數字高程模型(Digital Elevation Model，縮寫DEM)：DEM是規定范圍內的規則網格點的平面坐標 (X，Y)與其高程(Z)的數據集，它描述的主要是區域間地貌形態空間的分布，是通過相似立體模型或等高線來實行數據采集 (包括量測和采樣)，最后進行數據插入從而形成的。②數字線劃地圖 (Digital Line Graphic，縮寫DLG)：DLG是地形基礎信息的矢量數據集，它保存有要素之間的相關信息屬性和空間關系，能夠比較全面的描述形容地表目標。還能夠和DOM相疊加生成復合產品，制作電子地圖或各種各樣的專題地圖，以滿足各部門專業的需要；③數字正射影像圖(Digital Orthophoto Map，縮寫DOM)：DOM是通過DEM對已經掃描處理過的遙感影像(彩色或單色)或數字化的航空像片，通過逐像元來輻射改正、鑲嵌和微分糾正，最后按照規定圖幅的范圍修剪得出了的數據影像，帶有內外圖廓整飾、注記和公里格網的平面圖。（圖1）

圖1

2 主要應用需求

以試點縣將要開展的山洪災害調查的調查報告作為依據，對通過使用無人機航測技術進行研究，其研究內容主要包括獲得的山丘區的流域高分辨率的航片和下墊面的參數獲取過程和途徑，在進行具體的推廣時要根據實際的山洪災害項目的具體情況和實際需要。無人機航測技術的應用范圍十分廣泛，其主要包括山洪災害的調查評價和應急監測以及災害發生過后的快速評估。

2.1 以快速調查的方式對小流域進行信息的采集

在小流域區域內，通過無人機航測技術可以得到分辨率高于0.2m的高清航片。在獲得高清航片之后，迅速對航片進行處理和分析，進而得到小流域內的正射遙感高清影響以及大密度的點云數據信息，在取得的點云數據的基礎上，建立起對應的小流域DEM的高精度數據以及所有河道的斷面處的數據信息；而將點云數據以及高清航片結合起來，就可以獲得地貌信息和下墊面的植被信息以及三維的建筑物和水利工程的信息，同時還可以得到研究區內的居民區的代理位置信息。

2.2 對出現山洪災害的應急措施進行監測

在對山洪災害和洪澇災害以及干旱災害發生后進行應急的監測時，大多都是采用無人機航測技術，因為無人機航測技術可以得到災區內的詳細信息及該請的影像和照片。由此，可以對災情和災區進行針對性的分析和制定相應的補救措施。

2.3 用于洪澇災害后的調查評估

能對災害及時進行了解和分析，常用的方法就是將利用無人機航測技術獲得的高清航片與衛星獲得的遙感影像結合起來，對災區和災情進行迅速的評估和分析，這起到了為災害前線提供最新數據的作用。

3 關鍵技術

3.1 對無人機的航片拼接和糾正技術

利用無人機獲取數據的技術已經達到了較成熟的階段，但是對獲得的高清航片進行立即處理的技術卻是并不完善，仍需及時的改進，其技術缺陷主要包括：無人機的搭載照相機的鏡頭參數和航跡參數，以及拍照時的中心坐標等自動糾正和對取得的數據進行處理的軟件的開發。

3.2 對高清航片以及高密度點云數據的獲取

若是快速獲得區域內的點云數據，通常是采用對高清航片進行同名搜索，然后在利用立體相對算法。

3.3 對高精度DEM數據進行的正射影像制作技術

對拼接處理后的航片數據以及DEM數據，一般都是采用自動匹配的算法來實現對區域的正射影響。

3.4 多分辨率和多尺度模型的點云分類算法

采用多分辨率和多尺度模型的點云分類算法，就可以實現對小流域的各種植被以及建筑物的點云數據信息的提取，還可以根據提取到的數據進行特征變化的分析，進而就加快了對災害發生前后的變化的研究，推動了對洪水的研究。

3.5 以高分辨率航片的居民區為基礎的自動提取算法

在對居民區進行自動提取算法時，主要是通過高分辨率航片以及點云數據的途徑進行，在開展自動重建技術時，主要是通過沿高程展布以及三維模型的途徑進行，這可以實現為小流域洪水技術提供數據上的幫助，同時還需對三維可視化的處理軟件進行開發。

3.6 采用高分辨率航片的調查評估方式

在進行自動化的對比分析時，主要是借助災害過后的高分辨率航片以及災害發生之前的遙感影像數據，這樣就可以實現對災害發生前后建筑物的變化、周圍植物的變化以及地貌的變化進行自動的分析，在結合災害評估方式的前提下，對所研究的災區進行損失的自動計算。

4 總結

在我國經濟實力迅速提升的大背景下，交通和城市建設以及水利等大型工程的建立也越來越多，隨之需要的數據和應用數量也將不斷擴大，其質量也將越來越高標準，更新換代換代速度也是越來越快。無人機航測遙感技術是近幾年新型的測量工具，它獲取信息數據具有全天候和全天時以及實時性的特點，所以其重視程度是非常高的，它帶來的經濟效益是非?？捎^的。在我國，無人機航測遙感技術在一定程度和一定范圍內的得到了推廣，其生產技術和工作性能也在不斷完善和提高，目的在于能使得每個項目都能實現科學性和規范性以及標準性，這正是航空測量發展的正確方向。

[1]李興華，羅秀蘭，龔緒才.無人機航測技術應用于公路崩滑陡峭地段測量分析 [J].公路交通技術，2012（4）：49-53.

[2]鄭秀菊.淺析低空無人機在測繪中的應用 [J].吉林農業,2012(3).

[3]王湘文,于啟升,王雅鵬.無人機低空攝影測量系統在大比例尺地形圖中的應用 [J].地礦測繪,2013(1).

無人機在地形圖測量及地形災害中的應用

■曹暉1王徐1張富強2

P2[文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-179-1