探討無人機測繪技術在地形測繪中的應用

摘 要：地形測繪是地理信息采集工作中最為重要的一項，在實際地形測繪中引入先進的科學技術，能獲取精準的測繪信息，特別是運用無人機進行測量，對測量工作有很大的作用。諸多因素制約下，地形測繪工作面臨重重挑戰，難以順暢實施，而無人機測繪技術的引入為這一難題提供了有效解決方案。本文旨在探討地形測繪中無人機的獨特優勢，闡述其基本原理，并深入剖析無人機在地形測繪中的具體應用，以期為相關部門及人員提供有價值的參考。

關鍵詞：地形測繪；無人機；應用文章編號：2095-4085（2025）02-0214-03

0 引言

伴隨著現代社會的持續進步，無人機航空測量技術的應用范圍日益拓寬，這主要得益于其出色的操控性和導航性能。同時，無人機航空測量技術運營成本相對較低，既能推動企業高效運營，又能有效壓縮生產投入。無人機攝影測量技術實質上是一種融合了通訊技術、3S技術及計算機技術的測控體系，是航空遙感技術的精進產物，具有極高的實用價值和意義。鑒于無人機航空測量技術所展現出的快速響應能力與高度時效性優勢，其應用不僅能夠為企業創造可觀的經濟效益，更能在社會層面引發積極影響，成為驅動社會進步的重要力量。

1 無人機測繪技術概述

無人機測繪技術以其獨特視角，搭載著先進的測量技術，將現實世界轉化為精確的數字信息，為我們揭示了一個全新世界。無人機測繪技術推動著社會向著數字化城市的宏偉藍圖邁進，應用范圍廣泛無邊，無論面對何種自然環境，都能展現出良好的適應性，為工程順利進行提供了有力的保障。隨著我國社會經濟飛速發展，城鎮化進程不斷加速，大城市在進行區域劃分、水利工程布局等關鍵工程時，對地形地貌深入了解顯得尤為重要。此時，無人機測繪技術便發揮了不可替代的作用，它所提供的高質量數據，為決策者們提供了寶貴的參考依據［1］。在這個信息爆炸的時代，數據的質量成為決定成敗的關鍵因素。無人機測繪技術以其高精度、高效率的特點，滿足了社會對高質量數據的迫切需求。

無人機航拍技術的高分辨率與數字化的精準測量相融合，使得繁瑣的后期數據分析得以簡化，地形圖繪制更為流暢，質量顯著提升。無人機航空攝影為眾多工程與項目提供了豐富的信息與數據，其穩定高效的運行更是極大地提高了工作的品質，更貼合時代發展特征。無人機航測技術，憑借其卓越的協調能力和較低成本，在測繪行業備受歡迎。其操作簡便，使得工作人員能夠輕松操縱，從而在測繪領域掀起了一場顛覆性革命。地形測繪其重要性不言而喻，直接關乎基本建設的根基。因此，必須重視每一份數據，確保其準確無誤。由于無人機航測技術成本低廉，有理由將其賦予更多的使命。工作人員應深入研究這一技術，挖掘其潛力，從而為地圖測繪領域開辟更加遼闊的應用前景。

2 無人機測繪技術的優勢

2.1 拍攝精度較高

歷經長時間的演進，無人機成像技術已日趨成熟，采用此測量技術能夠獲取極為精確的結果。在現代測量行業，測量的準確性是衡量其競爭力的重要指標，而測量單位的技術水平要求非常高，因此越來越多測繪公司使用無人機成像技術發揮其作用［2］。在空中工作可以提供廣闊的視野，從而可以在更短時間內更快、更有效地進行測量。隨著測量和制圖技術的現代化，無人機航空成像技術的發展正在不斷改進，這是測量和制圖行業的一場技術革命。

2.2 測繪成本較低

飛行平臺確保了無人機在飛翔的同時，也能穩穩地降落于地面。相較于傳統直升機高昂的建設成本，飛行平臺的投入顯得更為經濟實惠，為測繪行業帶來了新的活力。無人機的攝影技術遠超普通飛行攝影，時效性與精確性并存，為我們揭示了一個更加清晰、真實的世界。此外，無人機由有機高分子復合材料精心打造，不僅自身質量輕盈，更擁有了超長的使用壽命。在日常使用過程中，它們所需的維護保養成本同樣低廉，為測繪工作者減輕了不少負擔。另外，無人機配件的強大適應性、兼容性與實用性，使得無論是復雜地形還是多變的氣候條件，無人機都能輕松應對，節省了大量寶貴時間和成本。

2.3 操作簡單快捷

無人機測繪技術主要由精密的計算機系統操控，既不需要耗費大量的人力物力，也無需在測量前費盡周折地在指定位置安裝繁瑣的測量裝置。一名訓練有素的工作人員可以操控多臺無人機同時進行測量，精準地駕馭著每一臺機器，讓它們在測量區域內靈活穿梭，拍攝出高清、準確的圖像。在這樣的高效率下，一個人能夠在短短的一天時間內完成多人一周的工作量。無人機攝影測量技術的出現，無疑為測量行業帶來了革命性的變革，它憑借簡單、便捷、高效的特點，迅速贏得了廣泛的認可與應用。隨著科技的不斷進步和創新的持續涌現，這一技術所能涵蓋的領域也在不斷地拓寬。展望未來，無人機攝影測量技術必將成為測量行業的主流應用之一，將引領著我們走向更加精準、高效的測繪時代。

3 無人機測繪系統組成

3.1 航線規劃

在設計飛行路徑時，首要任務是確保飛行路線能全面覆蓋攝像頭的視野。當前，無人機測繪通常依賴于一種五鏡頭相機系統，其中一個鏡頭朝下，其余鏡頭則以45°角相對于垂直鏡頭分布，以便全面捕捉周圍環境。在規劃航線時，飛行高度的管理至關重要，是保證拍攝質量清晰度的關鍵。同時，測繪區域的邊界應適當向外擴展，且擴展的范圍需與飛行高度保持協調一致［3］。

此外，航線規劃還需要精確調整一系列關鍵參數。航向重疊率，即同一條航線連續拍攝點之間照片的重疊程度，要求在60%～80%之間，最低不得低于53%；旁向重疊率，即相鄰航線拍攝點之間影像的重疊比例，須保持在15%～60%；主航線的角度也要精確設定；調整飛行高度時應綜合考量飛行時間與速度，以實現整體優化，確保影像的清晰度；拍攝模式的選擇應依據現場條件靈活調整，同時這些參數的設定需嚴格遵循現行的規范與標準。

3.2 地面基站控制系統

在地面上使用計算機，首先要安裝地面基站檢查系統。空中交通管制系統在廣播電臺數字廣播中的應用可以滿足數據傳輸要求。在空中進行測量時，通過監控基于可視圖形的程序，可以在地面上清晰地展示出相應的電子圖形。因此，利用無人機監控系統來收集數據，是檢測無人機是否存在安全隱患的最佳途徑。此外，空中交通管制人員應能實時獲取飛行期間無人機發射的圖像與數據。基于這些信息，可以決定是否需要制定計劃并允許無人機返航，同時確保無人機能夠安全地完成操作。規劃系統地面站飛行路徑時，在軟件地面站輸入每個區域圖像的坐標，并根據飛行計劃確定飛行路徑的距離和方向。此程序可以自動創建飛行路徑文件，并在必要時執行本地路徑編輯。

3.3 無人機管理

在外業飛行前，必須對無人機進行全面而細致的體檢，這不僅僅是為了確保安全，更是為了讓每一次飛行都成為一次精準創作。首先，為無人機的指南針校準，確保它在天空中方向準確無誤。接著檢查其供電系統、螺旋槳和機壁，檢查其是否牢固可靠。在完成這些基礎工作后，要對無人機進行一次前期的調試，特別是調整攝像頭的清晰度至關重要。當準備就緒起飛，操控人員則根據現場情況靈活調整飛行高度，以確保拍攝畫面的清晰與完美。飛行過程中，無人機必須嚴格遵循既定的航線，如果電量不足，會先確定自己位置和所在區域，再次出發繼續完成飛行測繪。當測繪工作圓滿完成，無人機會按照預設的航線返回降落。這時，工作人員會將拍攝下來的影像數據導入計算機軟件中進行后續處理［4］。

4 無人機測繪技術在地形測繪中的應用

4.1 立體采編技術的應用

在測量領域使用無人機技術，可以保證測量的質量和準確性。無人機在對相關地區的森林與建筑物完成航拍圖像采集后，依托先進的3D內部數據處理技術，成功獲取了豐富的原始地質數據。這些數據源自無人機對相關區域的細致勘測，并經過了嚴謹的科學處理與整合。數據處理的目的是提高數據收集和學習能力的有效性和合理性，并在可能的情況下，運用手動手段處理諸如水線、臺面線等關鍵數據，以提高監測結果準確性和學習能力的有效性。要完成此任務，有必要查看站點結構、主題節點以及其它與數據相關信息，同時，還必須確保無人機在航空攝影環節中采集的數據高度精確。在建筑物上進行結構測量和繪制時，測量設備應精準捕捉各類建筑物的外部布局特征，并細致優化其結構布局。面對復雜或爭議性領域，必須設置精確標記，以確保準確地測量和有效地學習，并避免在后續測量活動中使用不一致的3D數據編碼，從而有效減少平面位置中測量結果出現的偏差。根據相關技術規范要求，確定誤差范圍，具體見表1。

4.2 高空三角測量

在稀少的外業實測像控點的基礎上，借助內業的智慧，細致地增加控制點，編織出加密的網絡。借助科學的攝影測量技術，建立起與實地山川相吻合的航線模型，經過精密的計算，得出加密點的平面坐標和高程。無人機搭載了先進的操作系統，能精準感知地形起伏，靈活操控攝影測量裝置，確保精確捕獲所需視頻、影像及數據。在空中三角測量實踐中，平差過程需要精細調校，當基高比適宜，且航向重疊度滿足要求時，可以采用抽片處理方式使其更加完整。當信息收集完成后，便開始有序地編排和處理所得到的信息。

4.3 5G通信技術應用

目前，中國已將5G技術應用于無人機，提高了測量效率和準確性。基于4G技術的5G技術，旨在改進通信算法，提高數據傳輸速度。上一代通信技術的缺點是數據傳輸穩定性差，測量領域存在大量圖像數據，使用5G技術可以降低數據丟失或損壞的風險，并提高測量精度。5G采用獨特的加密技術，在傳輸過程中能有效抵御外部干擾，其每秒數據傳輸量可達4G技術的數十倍之多。得益于這一顯著提升的數據傳輸速度，現場測量能力得到了顯著增強。隨著5G通訊技術的持續進步，無人機航空成像技術的應用將不斷優化，并有望在未來測量領域中成為主流技術。

4.4 補測操作的應用

在實施無人機地形測繪任務時，必須著重解決潛在的測量空白區域問題。針對特定測區的特性，需精細設計并優化測量盲點分布策略。對于無人機獲取的測繪數據，后續應進行嚴謹的深度分析，以確保對盲區的洞察無遺。無人機的優勢在于能全面覆蓋測區，但若出現疏漏，可利用原始地理資料作為校驗和填充依據，以提升測繪的精確性和效率。在實踐中，無人機測繪與人工方法應緊密結合。對于地形復雜區域，無人機可能無法觸及，這時就需要人工介入，通過精細的人工測量來彌補盲區，從而大大提高測繪的精度和準確性。這些綜合策略，旨在最大化地利用各種資源，實現高效且精確的地形測繪。

5 結語

綜上所述，無人機航拍測繪技術在地籍測繪領域扮演著關鍵角色，隨著技術的持續演進，其對提升測繪作業的效能和精度將發揮更大作用。盡管當前無人機技術已相當成熟，但因操作人員的技術水平和系統配置的影響，仍存在一些挑戰。因此，未來的關鍵在于不斷改進無人機測繪技術，以提高各個行業的地形測繪標準，以便在未來的測量任務中展現出更高的效益。期望本文的探討和解析能為相關從業者帶來一定的啟示。

參考文獻：

［1］馬海政，李旺平，強德霞.無人機航空攝影測量在大比例尺地形圖測繪中的應用［J］.甘肅科技，2021，37（1）：20-21.

［2］王志新，張琪.無人機航空攝影測量技術在地形圖測繪中的應用［J］.內蒙古煤炭經濟，2021（16）：182-183.

［3］李帥，張杰.低空無人機航測在大比例尺地形測繪中的應用［J］.地礦測繪，2020（4）：90-91.

［4］徐鵬.探析無人機航空攝影測量在地形圖測繪中的應用［J］.西部資源，2022（1）：77-78+81.