無人機航空測量技術在地形測繪中的應用

孫時鐘

（廣西壯族自治區地理信息測繪院，廣西 柳州 545006）

在二十一世紀的今天，為了提高測繪的準確性，工作中我們用到的測繪儀器有全站型電子測距儀（全站儀）、經緯儀、RTKGPS等，這些基本能保證測量點的相關要求，缺點在于時間長、人工成本較高。目前跟隨社會的大力發展，大數據技術的引導，采用無人機技術測量作業比較先進，它的應用得到更多測量工作人員的認可及關注[1]。無人機測量在工作上取得了較大的成就，同時也減輕了很多復雜的工作量，在未來的發展中,無人機高空測量工作廣泛應用于地形圖測繪作業上，無人機在地形圖測繪測量過程中不僅僅提高了精準度，簡化了操作流程，還盡可能地降低了操作中的誤差并且很大程度上減少了工作量，讓地形測量技術得以快速延伸，而且還成為地形圖測量最佳方法。但是在實踐中，因操作技術和環境的攪擾所以需要在差異方面調整，無人機在地形圖測繪中得到了良好的廣泛運用空間。

1.無人機測繪

任何工程都離不開測繪，例如無人機在地形圖測繪過程中實用性非常強烈。隨著數字化信息時代的展開，3S科技（遙感技術、地理信息系統、和全球定位系統的統稱）、數字通信科技、數碼相機科技、自動控制技術等的到來，高空測量技術采用無人機在他們的基礎上增添了一道閃亮的光環，高空攝影技術同時也得到了良好的改善，需求量不斷的增加，該技術也應用到了民用領域的各大行業，它可以應用于遙感測繪、災害預測與評估、環保監測、電力巡檢、水利監測、城市規劃等領域，給社會相關行業帶來了便捷、實惠、經濟、高速的發展領域。無人機測繪技術是現代測繪領域發展之下所形成的新技術，其主要是通過在空中俯視的拍攝角度，可以完成比較大空間范圍的航空攝影，所以近年來被測繪領域所喜愛，并且大范圍的應用到實際測繪工作中。該技術的優勢就是廣角測量與多樣化測量，可以大幅提升測量的質量和效率。從實際情況分析，航空攝影測量是利用飛機等飛行設備，安裝固定航攝儀器沿著預定的軌道飛行并且完成航空拍攝任務。在航測儀器運行中，可以對于地面的遙感旋轉影響進行連續性的采集，保證各個控制點都被準確地測量和記錄，然后接收信號的工作人員通過設備可以直接生成三維立體模型，最終可以得到成圖的產品。不同發展時期內的航空攝影工作的工作以及工作方式有一定的差異，獲取的數據信息應用價值也不同。比如從實際測繪位置方面分析，高空攝影測量主要分為內業與外業兩個模式，前者是獲取各種圖像，然后進行信息提取、像片控制點聯測統一調節等，后者則是根據使用的需要創建三維立體結構。

2.無人機航空攝影測量在地形圖測繪中的發展

跟隨地理科技產業的開展和應用技術的普遍宣傳，城鄉建設發展遙遙領先，遙感技術是目前地理信息領域的推廣邏輯，從而取得了廣大工作人員的認可和關注，無人機遙感航拍科技的出現為測繪領域數據的獲取渠道輸入了新鮮的血液，衛星遙感的優勢毫無疑問，因此無人機航攝得到了國家測繪地理信息局積極推廣及宣傳[2]。無人機高空攝影測繪技術的工作體系已形成了測量系統的主要核心，各個體系緊密結合，其中電動裝置系統及燃油系統是該技術的關鍵要素，測量系統是航空攝影測量技術的關鍵部分，也是無人機航空攝影對現代科技與技術的配合，同時展現出更多專業性的優點，主要有：“重量輕、體積小、反應迅速、飛行便捷、精度高的重要特點”。在我國往后的測繪工作近20年內的開拓路線為：“建設測繪強國、發展優質企業、檢測地理國情、構建數字中國”。地理國情是國情的一部分。通過對地理空間和自然環境的反映和揭示一個國家的綜合國情，所以，地理國情技術工作目前已成為國內測繪單位的關鍵工作，并在很長的時間段成為首要工作節點。地理國情監測平臺順勢而生，不可言喻無人機的航空影像獲取和遙感監測將得到極大的發揮。因此，國家測繪地理信息局最近幾年屢次在全國各地舉辦低空無人機遙感航拍演練，同時率先讓各個省級測繪單位優先使用，并推廣到市縣級單位，為此無人機遙感航拍在測繪范圍得到快速發揚及推廣。

3.無人機在地形圖測繪中的優勢和劣勢

3.1 無人機在地形圖測繪中的優勢

一是提高地形圖測量的效率。無人機在地形圖測量中與最初使用傳統的航拍飛機對比，其優點在于升空時間短、自重輕、體型小、攝影清晰、數據精準等特點，在起飛的同時不需要設計規劃專業的起飛跑道就能正常運行，具有高強的靈活性和智能化，目前隨著社會的進步及科學的發展，無人機遙感技術越來越普及，該設備的運營成本逐漸降低，操作流程越來越人性化，在以往的工作中，在測量工作開始前得設計制定起飛的路線，而使用無人機省下了較多的工作，只需現場查看飛行條件滿足以后將可自動起飛，其工作效率高、測量精準、穩定性強，無論是高空航拍，還是低谷縱橫測繪都能滿足高強度的測量結果。使用此方法可獲得更精準的有效數據，也是未經計算即完成具有真實性的一套整體數據，還能迅速獲得低空0.05米～0.5米高差分辨率像素，這樣能對后期處理數據提供合理的保障，同時還可以為后期團隊對處理數據及高質量專業和圖提供更好的服務，在現有基礎上可完成比例1∶500地形圖。其優點還具有無人機相比古老的航拍飛機飛行時速更持久，多個航點的地形測繪能一次性完成解決，還可以同時完成所有航拍工作。計算機技術與無人機結合可以為測繪工程提供保障的數據，如果在地面測繪時還能夠實時測量的數據快速傳輸到大地，這樣一來專業技術人員就能及時地處理好所有數據。起初的航拍飛機如果要傳遞數據時，只能在降落后才可以將采集的相關數據遞交給專業技術人員處理，這樣既耗時間還浪費人力。可想而知，使用無人機在處理數據時速度上非同一般。不僅能提高處理數據的速度，還能提傳遞高信息的時效。

二是增強地形圖測量的可控性。無人機遙感系統的實際利用價值更高，可以有效地促進多個行業和領域的發展。這一技術的實用性非常高，可以有效地解決很多的技術與環境方面的問題，具備獨特的主干系統，應用到數字化城市建設中有著重要的意義和價值。在某些特殊條件之下開展工作，容易受到環境的影響不能完成航空拍攝工作，比如在攝影過程中，有高山阻礙拍攝活動，此時不能使用傳統的起降功能，可以利用無人機進行航拍作業，不會受到任何不利地形條件的限制可以快速地完成航空拍攝作業，從而可以提高測量的準確性和質量，還能夠獲取高精度的高空影像，是一種實用價值非常高的測繪技術。無人機技術可以完成動態監測，讓測繪人員了解國土資源數量與質量，掌握分布情況，并且分析各個地區的變化趨勢，做好資源開發和利用工作，展現出測繪工作的重要作用。測繪工作開展時，通常都會根據一般規定進行各項資源分布劃分，因為這些資源屬于不可再生的資源，開采環節如果沒有采取必要的環保措施，會出現資源浪費、環境污染等嚴重問題，發布相關監管制度可以有效地避免發生胡亂開采的問題。通過無人機遙感技術進行監測，做好測繪工作，進而可以采取必要的措施防護存在亂開采的問題，也會使得地形圖測量效率、質量得以有效的提升[3]。

三是擴大地形圖測量的范圍。因為測量工作地理條件有些較為復雜，通過傳統方式并不能準確地掌握周邊環境的信息，要想消除這一方面的問題，提高地理信息精確度是非常有必要的。工作人員通過合理地使用無人機收集信息篩選處理，然后給后續檢查提供基礎。在設計環節，應該做好測繪地點控制目標分析和研究，保證測繪工作掌握周邊具體環境。無人機遙感技術在測繪中，工作范圍比較大，隨時掌握和了解地形條件信息，讓技術人員準確獲取設計圖。對于復雜的地形條件來說，可以直接掌握相應的地物影像信息，收集各項數據信息，給今后的項目開展提供必要的基礎條件。無人機測量工作時需要符合《低空數字航空攝影測量內業規范》CH/Z3003-2010 1∶500、1∶1000、1∶2000大比例尺成圖精度要求。在具體測繪環節，需要結合要測量的主體，調整必要的采集數據方式，以更好地實現測繪范圍的擴大和使用。通常來說，可以分為自動加密信息和手動采集部分。在手動采集環節，需要利用計算機自動化程序技術，工作人員結合具體的需要操控無人機，確定使用的數據信息。自動加密是把收集內的數據自動地存儲到設備內，達到安全、有效的要求。測繪工作正在進行中，最為關鍵的就是要達到測繪工作的效果，比如在出現緊急事件后，為了能夠避免事件產生嚴重的負面影響，可以通過無人機獲取分辨率較高的數字信息攝像以及高精度數據信息，進而可以形成三維景觀模型與三維正射投影圖，且能夠在設備內自動生成二維、三維資料，測量工作人員效率得以提升，最終的數據結果也更加的準確。

3.2 無人機在地形圖測繪中的劣勢

采用無人機航空測繪技術雖有許多優勢，但是在目前的應用中，還有很多不足之處難以根除。因為外部因素的干擾和影響，比如測區范圍的高度、天氣狀態、拍攝時影像重疊、航線設定是否符合要求等，無人機航測質量水平與這些因素存在著必然的聯系。因此，為了防止發生這些問題，需要測量人員選擇合適的天氣狀態，詳細計算確定高度、航線等信息，可以保證測量精度。其次，測量工作人員還要定期檢查設備是否能正常使用，確保無人機攝影的質量過關。

4.結語

為了能夠更好地將無人機在地形圖測繪中進行應用，應該在技術上加強提升無人機的核心性能，提高風荷載的抵抗力，不過為了達到更精準的測量數據，最好不要在能見度低、風力強及大霧天氣使用，選擇天氣較好時再使用該設備更能發揮出其中的功能。采用無人機遙感技術測量的技術能夠提高測繪工程的控制性，地形圖測量有必要的防護性措施，保證地形圖測量效率、質量都得到提升。