無人機航空攝影測量技術在地形圖測繪中的應用

康 凱

河北省煤田地質局物測地質隊 河北 邢臺 054000

通常來說，建筑行業因為自身占地面積較為廣泛，且因為建筑的規模以及選址較為分散，而施工當中的地形圖測繪，也是能夠對整個工程起到決定性的作用。想要保證無人機技術能夠在工作當中，取得更加精準的測量精度，就需要相關工作人員能夠提高對于航空攝影測量技術的良好應用[1]。隨著當前社會的練好發展，無人機航空測量技術能夠應用的領域，也實現了進一步的增加，它自身較高的可控性以及導航性，是人們選擇它的主要因素，且它的使用成本相對來說較為低廉，能夠在促進企業高效生產的同時，最大程度降低生產需要投入的成本。以無人機攝影測量技術進行觀看，其本質上是一種將通信、3S技術、以及計算機技術進行結合的測量系統，是航空遙感技術進一步優化的成果，具有著寶貴的使用價值與意義[2]。因此，本著較高的時效性與較快的響應速度，能夠為相關建筑企業帶來可觀良好的經濟效益與社會效益。

1 無人機航空攝影測量技術概述

無人機航拍是一種全新的測量方法，是現階段能夠實現低空飛行，它自身具備著相對來說非常發達且精確的測量技術。航空攝影測量技術有益于社會發展的良好趨勢與實現數字化城市建設的總體目標[3]。以航空攝影測量技術的總體來說，現階段這一技術的運用范圍十分廣泛，且因為其速度更快，測量的成果也十分精準的特點，使得這一設備能夠在身處不一樣的自然環境當中，靈活持續轉換運用的方式，對于多數建筑工程過程來說提供了重要的價值。以當前我國社會經濟快速發展，城鎮化進程日益加速的趨勢來看，很多大城市在開展區域劃分和水利工程合理布局等工程時，一定在周邊的地貌上進行深度的剖析，因此對有關數據的要求就越來越高，數據的品質應當隨之不斷提升[4]。無人機航拍技術自身分辨率高以及數字化的測量方式進行高度結合的情況下，測量系統能夠大大簡化中后期數據的剖析和處理，幫助地形圖的質量實現有效的提升。多數工程以及項目信息的內容和數據的獲取的途徑均來自于無人機航控攝影所提供的，且它的良好運營也能夠有效的提升工作質量，更切合實際發展的需要[4]。因為無人機航測技術協調能力強，且成本低，工作人員對其的操作方式較為簡易，所以它的出現無疑是其對測繪行業顛覆傳統的巨大功效。地形測繪便是其中一個基礎的項目，在項目建設實施的過程中，直接關系到基本建設的水準，所以藝必須要保證所收集數據的準確性。由于無人機航測量技術成本較低，因此對此項技術要委派專業的工作人員進行分析和科學研究，以此實現無人家航空攝影測量技術能夠在多數工程建設過程中的圖測繪實現更加寬寬廣的應用領域。

2 無人機航空攝影技術在地形測繪中的應用

現代地形測繪對于定位精度要求非常高，想要精度足夠高的定位數據，必須將測量數據誤差縮小，將其控制在精度要求范圍內。利用無人機進行測量可以解決復雜地形環境對測量精度造成的影響，實現縮小數據誤差的目標。目前我國測繪工程通過無人機航空攝影技術對地形邊緣和地形平面面積等進行確定，通過數學模型降低測量誤差，從而實現高精度測量[5]。本章主要研究了無人機航空攝影技術在地形測繪中的應用。

2.1 無人機遙感技術

遙感技術與無人機技術的融合實現高效率、高精度和高質量測量，為地形測量工作人員提供了方便快捷的測量方法。無人機遙感技術主要利用電磁波遠離對地形的特點進行測量，從而得出所測區域的地形。無人機攝影系統中搭載了電磁波接收裝置，在測量過程中電磁波發送裝置向目標區域發送電磁波，電磁波達到地面后受到地面物體遮擋后發生反射，安裝在無人機上的電磁波接收裝置在受到電磁波后根據電磁波頻次和波長的變化情況判斷測量區域地形特點。遙感技術的優點是定位精度高，相比于傳統的遙感測量技術，無人機遙感技術的應用流程更加簡單，而且能夠對復雜地形進行測量，無論是測量的效率還是測量的質量都非常理想。

2.2 數字成像技術

數字成像技術主要是利用了數字和圖像之間的聯系性，測量過程中將真實的地形信息轉換為數字，數字在數字處理系統中再次被轉換為圖像，從而幫助人員了解更多難以直接觀察或測量的內容[6]。無人機航空攝影技術主要利用了數字化圖形處理技術，安裝在無人機上的數字攝像機可以捕捉到測量區域的高清圖片，并通過數字傳輸技術將數據信息傳輸到控制中心，測量人員利用裝載在控制中心的數據處理系統對數據信息進行重新組合，從而獲得目標區域的數據信息，這些信息包括高度、面積、周長以及各點之間的直線距離等。數字成像技術的應用提升了拍攝圖像的清晰度，而且由于無人機距離地面的高度能夠得到動態調控，所以想要獲得更高精度的圖像可以適當降低無人機與地面的高度即可。可以受數字成像技術在無人機航空攝影中的應用解決了遮擋物對目標區域的影響，保障了測量精度。

2.3 GPS定位技術

在地形測量過程中地理信息定位非常關鍵，安裝在無人機上的攝像機在拍攝照片時需要將照片所在區域的坐標標出，便于測量人員進一步處理測量數據。目前GPS定位技術是地形定位中主要應用的技術，該技術通過衛星和地面基站組合的方法進行定位，由于衛星信號在傳輸過程中需要經過大氣層，大氣層對信號傳輸產生影響，可能導致定位精度降低，此時配合地面基站對信號信息進行糾正，能夠降低大氣層對信號傳輸的影響，保障定位精度。按照在無人機上的GPS信號接收器能夠捕捉到衛星系統發出的信號，無人機系統將這些信號轉換為坐標信息，拍攝圖片的時將坐標信息與圖像內容組合，從而確定其所拍攝區域的具體信息。GPS技術在無人機航空攝影技術中的應用解決了傳統測量過程中定位精度低的問題，保障了測量的精度的質量。

2.4 5G通訊技術

目前我國在無人機航空攝影測量中應用了5G技術，有效提升了測量的效率和測量精度。5G技術是在4G技術的基礎上對通訊算法進行了優化，數據傳輸率得到了提升。前幾代通訊技術的缺點是在數據傳輸過程中數據穩定性較低，進行地形測量時將會產生大量的圖像數據，如果其中部分圖像發生丟失，將會影響測量結果的準確性，而應用5G技術可以降低數據傳輸丟失或損壞的風險，從而提升測量結果的準確性。5G技術應用了特殊的加密方式，數據在傳輸過程中受到外界因素的干擾較小，每秒鐘傳輸的數據量是4G技術的幾十倍，由于數據傳輸速度提高，所以地形測繪的效率也在提升。隨著5G技術商用進程的推進，無人機航空攝影測量技術的應用效果也會不斷提升，未來階段其將會成為地形測量工作中應用較高普遍的技術。

2.5 誤差糾正技術

在地形測繪過程中數據出現誤差在所難免，而通過相關方法對存在誤差的數據進行糾正非常關鍵。無人在收集數據過程中攝像機鏡頭中光線發生折射和反射，因此帶來一定的誤差。在數據處理系統，能夠根據光線在傳播過程中路徑變化特點對數據進行處理，從而實現糾正數據的目的。誤差糾正技術主要利用了數學模型，模型中將常見的數據誤差包含在內，系統可以根據誤差的特點選擇特定的誤差處理方法進行處理，從而保障誤差精度。此外，搭載在無人機上的定位系統也起到了誤差糾錯的作用，如無人機飛到一定高度后進行拍攝，如果空氣中存在的水汽，光線將會出現折射、散射和反射，系統在接收光線信息后能夠根據光信號變化特點對數據進行糾正，從而保障測量數據的精度。

3 無人機航空攝影測量技術的優勢

無人機航空攝影測量技術具有很強的技術優勢，將其應用于地形測量中能夠保障測量結果的效果，從而為人們提供更多精確的地形數據信息。無人機具有靈活方便的特點，能夠在空中自由的移動，從不同的方向或角度拍攝地形圖像，從而解決了復雜地形對測量工作的影響，而且搭載在無人機上的其他先進技術也能保障攝影的質量。本章主要分析了無人機航空攝影測量技術的優點。

3.1 操作簡單快捷

無人機航空攝影測量技術主要由計算機系統進行自動控制，在測量前只需要輸入控制指令，無人機就能按照測量指令進行工作，這種測量方法簡單快捷，能夠在短時間內對大量的地形進行測量。與傳統的測量方法相比，這種方法無需投入大量的人力資源，而且無需在測量前到指定位置安裝測量裝置，測量時只需要啟動無人機，指揮無人機飛到測量區域拍攝圖像即可。一名工作人員即可操作多臺無人機進行測量，一個人能夠在一天內完成多人一周的測量任務。由于操作簡單便捷所以在測量行業中無人機攝影測量技術有著廣泛的應用，隨著相關技術的發展和創新，其應用的范圍也不斷地擴大，在未來階段其將會成為行業主要應用的技術之一。

3.2 作業成本較低

傳統地形測量方法成本投入加高，特別是人工成本和時間成本。由于傳統測量方法需要測量人員在測量區域安裝測量儀器，然后通過協作的方法進行測量，這種方法受到地形限制較大，測量結果的精度相對較低，所以想要活動進度更高的數據需要投入大量的人力資源進行測量。而無人機航空攝影測量技術的應用則解決了這一問題，無人機的作業場所主要為空中，空中幾乎不存在影響測量的因素，雖然惡劣天氣對無人機飛行產生一定的影響，但是可以選擇良好的天氣環境進行測量。測量過程中無人機可以快速地調整測量方向，對同一個區域拍攝多組照片，通過分析這些不同角度拍攝的照片對地形特點進行確定。一般情況下一名工作人員可以操作幾架甚至幾十架無人機進行拍攝，不僅節省了人力成本，而且保障了拍攝的效率。

3.3 拍攝精度較高

無人機航空攝影測量技術經過長期的發展已變得較為成熟，使用該技術進行測量能夠獲得較高精度的結果。由于無人機上搭載了多種先進的定位和拍攝技術，因此其獲得的數據誤差較小。對于現代測量行業而言，測繪精度是其競爭能力的重要表現，高精度測量結果意味著測量單位的技術水準高，所以越來越多的測量企業采用無人機航空攝影測量技術進行作用。此外，無人機測量受到地形因素的影響較小，尤其是地形遮擋物的影響，在空中進行作業能夠獲得開闊的視野，開闊的視野使其能夠更加快捷和高效地開展測繪工作，并在較短的時間內完成測繪任務。隨著測繪技術不斷升級，無人機航空攝影測繪進度也會不斷提升，這對于測繪行業而言將會是一場技術性革命。

4 無人機航空攝影測量技術發展展望

無人機航空攝影測量技術相對較為成熟，但是隨著技術進步越來越多新的技術將會應用于無人機中，這對于測繪行業的發展而言有著重要意義。未來階段無人家航空攝影測量的智能程度將會越來越高，計算機系統可以自主地控制無人機進行測量，一名技術人員可以通過計算機控制成百上千架無人機進行測量，企業在地形測繪中投入的成本將大大降低。未來階段無人機航空攝影測量技術將會朝著更好智能化和更好測繪精度方面發展，其將會更好地服務于測繪行業。

4.1 智能程度更高

賦予無人機人的智慧是行業研究人員一直在努力的方向，無人機具備了人的智慧意味著其能夠更加快速和準確地處理各類工作。在智能化發展方面，計算機算法的更新非常關鍵，特別是測量流程處理方面的算法，無人機系統既要根據測量流程進行測量，也要能夠在測量過程中遇到意外情況時能夠自主地改變測量方法，這樣能夠提升測量工作的質量。高智能程度能夠使無人機在更加復雜的工作環境進行測量，地形測量工作完全可以交給無人機。此外，未來階段無人機能夠自主選擇最佳的測量高度、角度對目前區域進行識別，無需測量人員對數據進行多次處理。

4.2 測量精度更高

測量精度非常關鍵，對于很多行業而言測量精度的提升能夠節省大量的投入成本。在地形測量過程中，測量精度提升便于人們更加熟悉和了解地形，測量精度提升主要反映在兩個方面，一是地形面積和邊緣區域數據誤差更小，二是地形所在位置的坐標更加具體。與此同時，無人機能夠在高空進行作業，隨著攝影精度的提升，無人機能夠在跟高的空中進行作業，這種作業方式的優勢是能夠獲得更大的拍攝視角，拍攝的地形圖更加完整，而想要獲得更加精確的地理數據，可以降低拍攝高度。

5 結束語

總而言之，無人機航空攝影測繪技術在地形測繪中有著重要應用，隨著技術不斷發展更新，其將會更好地提升測繪的效率和質量。無人機在智能化發展方面會與人工智能技術結合，二者的結合可以賦予無人機更高的智慧，其在處理測繪數據方面將會有著更好的效率。測量精度的提升對于地形測量結果準確性提升有著關鍵意義，目前很多研究學者正在致力于提升測量精度技術的研究，其在未來階段必將改變整個測量行業的發展情況。