无人机航摄影像中测绘地形图的像控点布设方案探讨

刘洋宏

摘 要： 无人机航摄中，像控点布设方案的合理与否，对整个测绘地形图的数学精度产生直接影响，因此需重视像控点的科学选择与布控，从而保障地形图的质量。本文从像控点布设方案概述入手，根据实际案例来简要介绍无人机航摄影像中测绘地形图的像控点布设方案。

关键词： 无人机航测；地形图；测绘；像控点布设

无人机航摄是当前公路设计、土地资源调查、城市地图更新及规划建设等工作的主要方式，特别是在地形图测绘方面，由于我国大力建设高速公路等基础设施，高速公路建设对地形和地质情况较为重视，尤其是在地形条件复杂、人类活动较少的山区，为了更好的进行地形图测绘，利用无人机来进行航摄，可以得到区域内地形图，能够有效控制测绘成本，提升测绘成图精度和质量。

一、测绘地形图的像控点布设方案

（一）全野外像控点布设

全野外像控点布设一般是指无人机进行正射投影，而內业测图定向与纠正需全部的像控点都是由外业测定来进行[1]，此种像控点布设方案被称为全野外像控点布设，这种布设方案的航摄精度较高，由于所有的像控点都需要外业测定来完成，因此外业工作量较大，航摄成本比较高，通常情况下，只在对成图精度具有较高要求时会使用这种全野外像控点布设方案。

（二）非全野外像控点布设

非全野外像控点布设方案是在内业测图定向和纠正过程中，是内业通过解析空中三角测量来获得定向和纠正结果[2]，外业测定控制点数量较少，并且只是用来进行内业加密，非全野外像控点布设方案外业工作量较小，无需过多的进行野外测量，因此工作效率比较高，能够充分发挥无人机航测的优势和功能。一般而言，非全野外像控点布设方案可以根据构网方式的不同来进行分类，主要分为航带像控点布设方案与区域网像控点布设方案两大类别。

航带像控点布设方案在具体操作中可以分为六点航带、八点航带和五点航带[3]，六点航带像控点布设是在每段航带网中，两端和中心作为相控主点，在了两段航带重叠处分别设置平高点，因此，共有六个像控点，这种布设方案一般在山地或高地测绘中较为常用。八点航带与六点航带类似，就是在每段航带范围内设置八个平高点。五点航带则是由于航带网的长度在最大长度的50%至75%之间，促使可以通过五点航带布设法，这种布设方案往往在测绘平地或丘陵时经常用到。

区域网像控点布设方案中，通常只在测绘区域的四周安排平高点，像控点布设方案主要分为正规布设方案、“品”字型布设方案和密周边布设方案[4]，这三种像控点布设方案需根据实际情况来进行选择，尤其是需要了解测量地区的地形、比例尺需求情况等因素，才能够更好选择出合适的区域网像控点布设方案，在一些特殊情况，可以将多种布控方式来综合使用。

（三）特殊情况像控点布设

特殊情况像控点布设是指，在水域测绘、海岛测绘、航摄区域交界处、旁向或航向重叠不足等特殊情况下，根据实际情况来选择行之有效的像控点布设方式。

二、项目概况与像控点布设方案

（一）项目概况

Q项目需测绘全长约为129千米，测绘区域整体地势呈现出西北高、东南低的特点，地形方面较为复杂，高差过大，测绘区域的森林覆盖率较高，特征点较少，甚至一些区域中不存在标志地，测绘难度比较大。Q项目要求进行分段式测量，形成区域总拼图和1：2000的区域地形图，区域地形图等高距为2米，并要求测量结果成图大于400米。对Q项目需求和实际情况进行分析后，决定采取人工采集控制点方式进行像控点布设，在人工航飞结束之后在根据实际情况来选择特征点。

（二）项目像控点选取

在特征明显且高差较小的区域进行测绘时，一般通过航飞来确定区域内的特征点之后，再进行实地像控点采集与布设，但是Q项目具备特征点不明显、森林覆盖率高且人类活动较少的特点。因此并不适合传统非全野外像控点布设方案，应对方案进行调整，应先到区域实地去了解当地的实际情况，并采集部分特征点，再进行航飞，根据航飞结果来明确其他特征点，同时进行像控点布设，此种方式能够节省时间和成本，在实际测绘中应用较为广泛。

为了对Q项目整体进行把控和规划，在外业前先通过Google Earth来模拟航飞[5]，这样可以初步筛选像控点位置，利用Google Earth进行模拟分型能够使得像控点布设更为合理，使像控点布设更为均匀，提升成图精度，从而方便后续的内业工作，令内业成图的质量得以保障，同时能够降低外业成本，Google Earth模拟航飞是一种值得推广的方法。

（三）项目像控点布设方案

由于Q项目要求测绘区域的带宽大于400米，针对此种情况，可以采取区域网像控点布设方案，根据区域的实际情况，设定控制点间距为600米至800米，像控点呈“品”字型布设，使控制点布设成为一个整体，进而提升成图的精度与质量。进行像控点布设时，为了提升其适用性，应根据区域内测量通视的情况以及是否存在明显特征点来进行综合性选择，这种将像控点选择与布设结合在一起的方式，能够节省时间和外业成本，同时使像控点布设更为科学合理。如在实际测绘之中，存在森林覆盖率较大，区域地物特征不明显的情况下，对空视角较好的情况下，可在较为平坦的地面进行标注，一般绿色植物较多的区域，可用白色布条作为标志点，二者颜色对比度较大，能够清晰辨别。

结束语：

综上所述，无人机航摄影像中测绘地形图的像控点布设对整个地形成图产生决定性影响，应根据测绘区域的实际情况来选择像控点布设方法，在保障成图精度和质量的同时，节省测绘时间与外业成本，能够有效提升测绘效率。

参考文献

[1]郭世敏，朱大明，王凯等.无人机航测项目实施中像控点布设方法探讨[J].价值工程，2016，35（21）：136-138，139.

[2]胡荣明，曹延虎，高想卓等.基于困难地区的无人机影像像控点布设研究[J].测绘与空间地理信息，2017（4）：1-3.

[3]于海洋，曾春伟，马慧慧等.基于SfM-MVS的高山区无人机航摄数据处理[J].河南城建学院学报，2017，26（2）：83-87.

[4]董平.无人机影像像控点自动布设方案研究[J].价值工程，2017，36（4）：183-185.

[5]杨德芳，田晓程.低空无人机影像像控点布设及精度分析研究[J].青海国土经略，2015（1）：54-56.