无人机测绘系统应用实践探析

无人机测绘系统应用实践探析

陈益伟

防城港市国土资源勘测规划院（信息中心）

摘要：自从上世纪七十年代出现无人机之后，基本都是运用在军事方面，随着无人机优势逐渐突出，而且不断扩展至其他的领域，在科研工作以及民用领域都开始广泛运用。因此，无人机在测绘领域当中的运用，能够为测绘工作带来积极作用。下文结合大比例尺中对地形图的测绘情况分析无人机的运用情况，希望能够对测绘工作带来一定指导价值。

关键词：无人机测绘系统；应用；实践；探析

在测绘过程中，大比例尺的地形图的常规测量方式需要大量的人力逐个采集各个特征点的测绘信息，这一方式推进工作比较慢，而且遇到地形险峻的情况会存在安全问题。在技术不断发展背景下，无人机新型技术的运用，在测绘工作中具有十分显著的特点，具有低成本、高精度、机动灵活和操作简便，尤其是大面积区域和人力难以抵达的情况，无人机都可以发挥积极作用。将此技术运用在大比例尺的地形图绘制中，可以快速掌握测区的测绘地理信息。下文首先分析无人机运用在测绘中所具有的特征，然后结合其技术路线分析其运用情况，期待能够对推进测绘工作带来积极作用。

一、无人机概述

无人机是一种有动力、可控制、执行多种任务，并能重复使用的无人驾驶航空飞行器。无人机应用系统是由飞行器平台、主控站、回收系统和任务设备五大部分组成。通过主控站可以对无人机的航线进行规划，对无人机的整个飞行姿态进行遥控、遥测，随时掌握飞机在空中的姿态和飞行状况，执行相应的任务。

在测绘行业中，无人机的应用主要是将无人机与遥感、航测技术相结合，利用先进的无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥测遥控技术、通讯技术、GPS差分定位技术和遥感应用技术，自动化、智能化、专题化的快速获取测绘地理空间遥感信息，完成遥感数据处理、建模和应用分析。同时无人机航测系统具有实时对地调查、监测能力以及通过正射影像图制作地形图，能做到信息快速采集、降低外业工作量，在测绘行业方面提供高效、准确的测绘地理信息数据采集情况，能更好更快速的完成大比例尺地形测绘业务工作。

二、无人机飞行控制技术特征

无人机作为一种微型飞行器，是一个非线性、多变量、高度耦合的欠驱动系统，其在飞行过程中不仅易受自身物理特性限制的影响，还很容易受到气流等外部环境的干扰，因此，在航测过程中，飞行控制技术对保证无人机稳定性、安全性至关重要。

飞行控制主要包含姿态控制、位置控制和高度控制。姿态控制通过由陀螺仪、加速度计、磁强计输出的角速度、加速度、磁强信息融合得到的姿态获取反馈信息，对反馈信息进行计算输出三个姿态控制参量，这三个控制参量参与最终的转速分配，进而完成无人机的姿态控制；位置控制包括对无人机位置和速度的控制，通过GPS与光流传感器获取位置信息、速度信息，进而实现无人机的位置控制；高度控制包括对无人机高度和爬升速度的控制，其通过GPS、超声测距传感器、加速度计、气压计数据进行融合得到的数据获取高度反馈信息，通过高度反馈信息计算相应的控制参量，将其输入到转速分配中，通过改变旋翼转速实现对高度的控制。

三、分析无人机的技术路线

（一）分析航空摄影的策略

无人机在航空摄影工作中，硬件设备、信息系统和处理系统方面都十分重要。硬件设备控制包含的内容有：无人机实际的飞行平台、飞行控制对应的装置、遥感设备、地面监控以及姿态采集等系统[4]；而影像处理的系统有：DEM、影像数据的处理和DOM等；实施信息分析的运用系统中，可以从中提取其数据、加强数据管理工作和检索等。因此，航拍时就可以结合项目要求而绘制对应比例尺，进而可以确定地面得分辨率，使得无人机实施航摄作业可以提升综合效果。

（二）分析像片控制策略

无人机实施航摄测绘中，像片控制属于十分重要的一步，通常在像控点中实施航线就需要布置10至15条的基线，然后可以从旁向安排2至4条基线。因此，布设像控点就可以控制其具体的成图范围，可以防止发生漏洞的情况。布设像控点中需要安排航向和旁向[3]，通常需要重复5至6张像片，而且在布设完成之后则可以绘制出布点的示意图，同时进行保存，从而可以提升测绘的准确性。

（三）分析DEM和DOM的制作策略

在DEM制作过程中，主要参照的是预处理图片中结合无人机航摄最初的图像，进而可以重样采集，从而制成对应的核线影像，然后可以结合DPGrid的系统而能够在三维离散点实施自动匹配，进而生成对应航摄区DSM，通过DSM可以自动滤波生成DEM，在实际地形当中，受到水体和树木的影响，此时通过DEM就可以完成人工编辑，从而有效提高DEM精准度。然而，在DOM中，DPGrid的系统可以自动生成，借助于DPGrid的系统就可以有效处理DEM数据，并结合影像匀光、色调均衡以及匀色处理，DOM镶嵌和DOM纠正处理，然后形成对应的DOM。如在DOM中就可以结合颜色的需要而做出调整，线条通过几何处理方式之后就可以完成人工编辑，完成整个地形航摄区域测绘的工作要求。

（四）分析图像的预处理策略

无人机开展航摄中，使用数码相机所获得像幅是比较小的，因此，在图像预处理技术就可以充分提升测量精确性。通常情况下，未经过处理所获得的航摄影像发生畸变差会较大，针对这些图片相对比较难处理，为了提升测绘的效果，拍摄影像运用的是空三加密方式，可以提前处理影像畸变差的情况。在实际运用过程中，无人机的平台中数码相机就可以进行鉴定并发出对应的报告，因此，DPGrid的系统中可以调整影像中出现畸变差的情况[5]，这就可以快速纠正拍摄图片发生畸变差的问题。

三、结合实例具体分析无人机的运用情况

（一）分析无人机运用于地质勘察当中的运用情况

在当前的地质勘察过程中可以采用无人机进行相对应的地形测绘，工作人员制定好飞行线路，然后具体规划好该地区所需要拍摄的范围和影像分辨率，在地质勘察中可以提升地形图测绘的准确率，同时工作人员也可以保障相关数据信息准确度。通常情况下，无人机在地质测绘中的分辨率可以达到0.2米，设计的航高为582米，在此范围中实施地质勘察能够节约许多人力资源。此外，在地质地形图测绘中，无人机实施拍摄需要掌握好拍摄镜头，通常情况下，定焦镜头为35mm，最后通过ArcGIS而绘制出对应的地形图，通过3D产品则可以立体化展示，工作人员可以更好地掌握地貌以及地质等方面的形态。

（二）分析无人机运用于灾害防御中的形式

无人机可以在测绘系统中通过空间方式展示具体的地质和地貌数据信息，进而可以通过拍摄而为人们掌握良好的方式。因此，在灾害防御过程中，通过无人机可以克服许多不同因素所带来的限制，例如天气情况以及交通情况等，在无人机支持下，可以在短时间及时达到监测区域，进而便于人们掌握地质情况，进而可以在灾害出现的情况，则可以为人们防御工作提供帮助。

结束语：

在科学技术发展的情况下，测绘领域也开始运用许多技术开展工作，遥感技术、计算机处理技术和航空摄影等，都有效提升测绘工作的效率以及准确性，同时也促进测绘业的发展。无人机作为新型的技术，其在大比例的地形测绘工作中发挥积极作用，通过上文分析可知，无人机运用在地形图测绘方面具有十分显著的优点，可以有效符合地形图测绘要求。因此，在今后的测绘工作中，无人机可以在地形图方面得到大力推广和运用，从而提升地形图绘制的准确度。

参考文献：

[1]姜会义，张学珍，张学萍，姚化胜.车载无人机在测绘应急保障中的应用[J].测绘与空间地理信息，2016，39（07）：171-172+178.

[2]张勇超.无人机航拍测绘技术在农村土地利用规划中的应用研究——以江西省石城县洋地村为例[J].江苏农业科学，2016，44（09）：416-421.

[3]刘丹，田银枝，王红闯，梁涛.警用无人机空中实时图像侦察系统的设计与应用[J].地理空间信息，2015，13（01）：17-19+25.

[4]王柯，付怡然，彭向阳，左志权，易琳，黄松波.无人机低空遥感技术进展及典型行业应用综述[J].测绘通报，2017（S1）：79-83.

[5]黄敏儿，南胜，周兴华，韩红，仲伟凡.点面结合的无人机倾斜摄影解决方案在应急测绘保障中的应用[J].城市勘测，2017（02）：89-92.