摘 要：随着无人机技术的发展，国内应用无人机进行 1:500 地形图测图的技术应用越来越广泛。但在浙江省省内，由于相关省标对 1:500 比例尺地形图精度的要求较高，基于无人机的 1:500 地形图航测应用还很少。针对以上情况，本文专门研究介绍了无人机倾斜摄影在大比例尺地形图制作中的应用技术，探讨了像控点的布置、影像数据的预处理、三维测图等的关键技术环节，并结合三门县沙柳街道 1:500 比例尺地形图航测成图项目的实践，完整描述了实际应用中的技术工艺，同时对地形图成果的精度进行了分析，验证了无人机倾斜摄影技术应用于 1:500 地形图测绘中的可靠性。

 01 引言 

随着无人机技术的不断发展，无人机航测技术水平也得到了长足的进步，无人机航测方法以其机动灵活，高效快速，可视化强等方面的优势，越来越受到人们的青睐。但由于浙江省省标《1:500 1:1000 1:2000 数字地形图测绘规范 》（DB33/T 552-2014）对 1:500 地形图精度的高要求，阻碍了该技术在省内的应用。针对无人机在 1:500 地形图制作中的关键技术及其应用，尤其在成图精度方面，一直以来是省内测绘人士关注的核心问题。本文通过对无人机倾斜摄影技术进行研究和实践，证实和提出了该技术在 1:500 地形图制作中的可用性。

 02 关键技术环节 

影响无人机航测成图成果质量的因素主要包括像控点布设、像片畸变纠正和内业测图三个环节。

像控点布设网形和像控点疏密，对成果精度的影响非常大。选点和控制网形状不合理，将产生无用像控点，最终影响成果精度；布设过于稀疏，将导致成果精度差，过于稠密又将大大提高测图成本。

无人机所使用的相机本身产生的像片畸变需要进行预处理，像片的畸变将会导致地物要素变形，从而使测图成果精度不一致，不均匀，无法达到稳定的精度。

内业测图是大量人工参与的环节，不同的技术方法对人员的要求不同，对成果精度也将产生较大的影响。

聚焦以上三点关键技术，结合相关的规范要求和执行原则进行研究后总结如下：

2.1像控点的布设

像控点是无人机摄影测量解析空三加密和测图的基础，用于空中三角测量或直接用于测图定向的像片控制点，其位置的选择、平面坐标和高程的测定直接影响到内业成图的精度。像片控制测量的布点方案分为：全野外布点方案、非全野外布点方案和特殊情况的布点方案[1]。像控点布置需要根据航摄资料、后续流程和成图精度等三方面的数据来确定像控点具体如何分布，以及需要布设的数量。

2.1.1 布置原则

从像控点布设的一般原则上来讲，像控点应该立体、均匀的分布在摄区内，并且要加强测区边缘的控制，并且兼顾中部控制，点位不能分布在近似一条直线或者近似平面。具体原则如下：

（1）统一布设。放置像控点时，放置在整个测量区域，尽量靠近航线，避免设在边缘区域。

（2）充分利用。针对相邻重叠区域，要尽量确保放置的像控点能够公用。

（3）距离适当。不同情况下，像控点和像片边缘距离不同。一般情况下，需要大于 150 像素。在综合法成图时，则需要大于 75 像素。

（4）地点合适。布置像控点时要确保点位清晰、地点明显，以便于后期刺点选取和分辨。除此之外，还要避免像控点被树木、建筑物等遮挡。

（5）点位准确。布置高程像控点时，选择地势平坦、高度变化不明显、无遮挡区域或无植被覆盖地区。针对没有明显地域特色或无标记的地方，要制造一些人为标记进行识别。

2.1.2 布置方案

根据航测比例尺的不同，在布置平面位置和高程位置控制点时，其点距离要求也会不同，可根据《低空数字航空摄影测量外业规范》（CH/Z3003-2010）中规定布设。

像控点的布置方案一般有以下几种（但不限于）：

（1）六点法：像控点布置方案中最常用的方法。在航带网里，布设六个平高像控点。

（2）八点法：在六点法的基础上，增加两个平高控制点。

2.2像片畸变校正

运用专业量测数码相机，成像时光线会透过镜头中心从而停留在像面的中心位置。由于无人机载荷小，所以无法搭载专业的量测相机，只能使用普通相机。普通相机成像用于测图具有像片畸变大等缺陷。

普通相机的畸变主要有以下类型：

（1）径向畸变：沿透镜半径发生的畸变。径向畸变主要有枕型和桶型两种，见图 1。

图 1 径向畸变类型示意图

（2）切向畸变：透镜与相机传感器不平行造成的，见图 2。

图 2 切向畸变示意图

除了上述两类变形外，像片畸变还存在对称以及非对称畸变两种类型。针对像片畸变，在无人机航飞前要进行相机标定或直接从相机厂商得到畸变参数。在进行空三加密时，应将相机畸变参数输入到软件，帮助软件对像片进行处理。

2.3内业测图

内业测图是航测法测制地形图的关键步骤。

传统方法是解析法。解析法通常是采用航带法或独立模型法建立摄影测量网，再将若干条航带连接成一个区域进行区域网平差，从而构成摄影测量网的空中三角测量方法。建立摄影测量网和平差计算等工作都由计算机软件来完成。解析法对操作人员要求较高， 需要专门的 3D 显示器和佩戴专门的 3D 眼镜，不熟悉的操作人员对高程和平面的捕捉将引入错误，而因屋檐改正所引起的精度问题将严重影响成果的精度。本文采用的无人机倾斜摄影技术将提供三维模型，可基于 EPS 测绘软件进行基于实景三维的立体测图，实现所见即所得的地形图测图效果。基于三维模型的立体测图可直接量测建筑物的外墙，无需进行屋檐改正，大大提高了测图精度[2]。