無人機航測在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用探究

潘瀟

（河北省地球物理勘查院，河北 廊坊065000）

1 引言

航空攝影作為一種先進的測繪技術(shù)手段，在諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)水平的提升，航空攝影測量技術(shù)得到了進一步的完善和優(yōu)化，其不再局限于小比例尺地形圖的測繪工作，在一些大比例尺地形測繪中同樣應(yīng)用廣泛。而且相較于傳統(tǒng)的航測技術(shù)，無人機航測的優(yōu)勢更大，實際作業(yè)中不需要考慮地形等自然因素的干擾，而且由于無人駕駛，不需要考慮人員安全問題，在實際應(yīng)用中具有極其理想的效果。

2 無人機航測概述

隨著無人機與數(shù)碼相機技術(shù)的發(fā)展，基于無人機平臺的數(shù)字航攝技術(shù)已顯示出其獨特的優(yōu)勢，無人機與航空攝影測量相結(jié)合，使無人機數(shù)字低空遙感成為航空遙感領(lǐng)域的一個嶄新的發(fā)展方向：無人機航拍可廣泛應(yīng)用于國家重大工程建設(shè)、災(zāi)害應(yīng)急與處理、國土監(jiān)察、資源開發(fā)、新農(nóng)村和小城鎮(zhèn)建設(shè)等方面，尤其在基礎(chǔ)測繪、數(shù)字城市建設(shè)和應(yīng)急救災(zāi)測繪數(shù)據(jù)獲取等方面具有廣闊前景[1]。

3 無人機航測技術(shù)優(yōu)勢分析

3.1 應(yīng)急反應(yīng)能力強

在實際開展工程測繪時，經(jīng)常會出現(xiàn)一些突發(fā)事件，特別是在大比例尺地形圖的測繪過程中，其本身難度很大，加之突發(fā)問題的出現(xiàn)，使測繪結(jié)果的準(zhǔn)確性大大降低。在面對測繪工作中突發(fā)事件時，要求使用的測繪技術(shù)可以高效地進行應(yīng)急處理。傳統(tǒng)的測繪技術(shù)由于受到多方面因素的制約，在實際測繪中的應(yīng)急反應(yīng)能力較差，無法滿足實際的測繪需求。而無人機航測技術(shù)由于其使用方便快捷，機體小巧，速度容易控制，到達現(xiàn)場之后能夠迅速展開工作，并且不間斷地跟蹤事件的發(fā)展，有利于指揮中心及時掌握事件態(tài)勢。

3.2 適用范圍廣

傳統(tǒng)的載人飛行器測量技術(shù)為了保證駕駛?cè)藛T的生命安全，往往無法深入一些復(fù)雜而特殊的地形中進行作業(yè)。但是無人機航測技術(shù)由于是無人駕駛，相關(guān)工作人員只需要利用計算機系統(tǒng)進行遠程操作和控制便可以實現(xiàn)復(fù)雜區(qū)域的測繪工作，實際應(yīng)用和測量中不需要考慮人員安全問題，特別適用于一些復(fù)雜的地形測量工作中，不僅提升了測繪效率和質(zhì)量，而且有效避免了人員測繪傷亡問題。另外，對于一些特殊的地區(qū)，由于全年云層較厚，所以，傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感技術(shù)在數(shù)據(jù)采集方面受到了嚴(yán)重的限制，而且一些載人大飛行器測量時，飛行高度大都控制在5 000m以上，這種情況會受到云層的干擾，導(dǎo)致測量精準(zhǔn)度降低。而無人機航測受到云層、氣候等條件的影響和干擾較小，實際應(yīng)用中可以有效提升測繪精準(zhǔn)度。

3.3 時效性強

進行數(shù)據(jù)獲取時，以往的測繪技術(shù)在存在時效性差的問題，不僅無法確保數(shù)據(jù)采集的真實性和全面性，而且需要消耗大量的人力和物力資源。而無人機航測技術(shù)可以有效避免這一問題的出現(xiàn)，大大提升了數(shù)據(jù)采集的時效性，可以隨時隨地出發(fā)進行數(shù)據(jù)采集，有效確保數(shù)據(jù)信息的及時性，為后續(xù)的規(guī)劃建設(shè)提供數(shù)據(jù)支持。

3.4 綜合成本較低

相較于傳統(tǒng)的飛行器測繪技術(shù)，無人機航測雖然成本投入較高，但是綜合分析發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)的應(yīng)用年限較長，實際測繪中可以有效提升測繪效率，并且減少人工勞動力，縮短作業(yè)時間，可以在較短的時間內(nèi)創(chuàng)造出更高的價值，因此，其綜合成本相對較低。

4 無人機航測技術(shù)在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用

4.1 照片的控制測量

應(yīng)用無人機航測技術(shù)進行大比例尺地形圖測繪時，其中一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)是進行像片的控制測量，目的在于將航測影像數(shù)據(jù)信息與全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)（GPS）采集的信息相結(jié)合，然后利用無人機航測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與地面測量數(shù)據(jù)的關(guān)系進行數(shù)據(jù)處理。此外，利用該技術(shù)進行照片控制測量時，需結(jié)合全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)和相關(guān)測繪技術(shù)對目標(biāo)區(qū)域進行準(zhǔn)確的測量，其中對于一些現(xiàn)場控制點位的測量，必須進行定位操作，而且一般需要將圖像控制點設(shè)置在具有明顯特征的位置，實際測繪時通常要畫出每一個控制點的點位，并突出它們的整體位置關(guān)系，以便于后續(xù)開展重復(fù)測量工作[2]。

4.2 空中三角測量

空中三角測量，是立體攝影測量中根據(jù)少量的野外控制點，在室內(nèi)進行控制點加密，求得加密點的高程和平面位置的測量方法，這是無人機航測中十分重要的環(huán)節(jié)，同時也是大比例尺地形圖測繪中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在實際進行空載數(shù)碼相機攝影拍照時，無須人為進行干擾和內(nèi)部設(shè)置，因為航測系統(tǒng)會自動實現(xiàn)攝影和相關(guān)計算操作，大大減少了人工勞動力。在實際的空中三角測量過程中，相關(guān)人員只需要進行連接點位的選擇，連接點位選擇后進測量模型的連接，之后根據(jù)連接點位和圖像控制點在空中攝像機測量的位置進行調(diào)試，以滿足攝像機對大比例尺地形圖的測繪要求，最終提升測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4.3 立體測量

對于大比例尺地形圖測量工作，在完成上述作業(yè)后，需要對大比例尺地形圖的立體模型進行測量。例如，輪廓線、邊線等位置。需要人工進行上述數(shù)據(jù)的采集和獲取，即通過手繪的方式進行輪廓線和邊線數(shù)據(jù)的收集，而且需要注意的是，對于一些無人機航測系統(tǒng)無法測量的位置，必須要做好標(biāo)記，以便于后續(xù)工作的進行，確保提升大比例尺地形圖測繪完整性。

4.4 現(xiàn)場補測

利用無人機航測技術(shù)進行大比例尺地形圖測繪時，雖然可以提升測繪精準(zhǔn)度與效率，但是也存在一定的缺陷，即在測量某些地形特征時，對于地形中一些結(jié)構(gòu)死角或相對隱蔽的位置難以測量，如此容易導(dǎo)致最終的測繪準(zhǔn)確性降低。為了有效提升測繪精準(zhǔn)度，需要在現(xiàn)場進行補測。通常情況下，對無人機航測結(jié)果準(zhǔn)確性的分析和判斷，往往需要對測繪結(jié)果進行對比，即將一小部分的測量結(jié)果與測量圖結(jié)果進行比較，以此找出測量中存在的錯誤，并及時有效地進行修正處理。而對于一些錯誤比較明顯的位置，要進行現(xiàn)場的補測，在完成補測后進行二次對比分析，目的在于找出測量誤差并進行修正，從而有效提升測量的準(zhǔn)確性。

5 結(jié)語

綜上所述，無人機航測作為一種先進的測繪技術(shù)，在工程測繪中應(yīng)用十分廣泛，特別是對于大比例尺地形圖測繪，其可以有效提升測繪質(zhì)量和效率。相對比傳統(tǒng)的衛(wèi)星測量技術(shù)，無人機航測技術(shù)具有諸多的優(yōu)勢，包括適用性廣、應(yīng)急能力強、成本低以及時效性強等，其通過無人飛行器設(shè)備配置高分辨率的數(shù)碼相機，實現(xiàn)人工的遠程操控測量，在對大比例尺地形圖測量時可以達到良好的測量效果。