无人机航测在地形测图中的应用

无人机航测在地形测图中的应用

杨康

湖北省国土测绘院，湖北省武汉市，430010

摘要：无人机航测系统是一种结合了无人机设备、地面保障及控制系统以及拍摄测量设备及控制系统的一种能够在无人飞行器飞行中进行测量及控制的技术系统。在测量测绘工作中运用无人机航测技术可以降低人工测量测绘的操作难度，为区域地形地貌信息收集提供技术保障。

关键词：无人机航测；地形测图；有效应用

1 无人机航测技术概述

无人机航测是航空摄影测量的一种，主要面向低空遥感领域，其发展得益于无人机技术及数码相机技术的快速发展，航测无人机可分为固定翼无人机、旋翼无人机和复合翼无人机，通常由飞行器和遥控器组成，具有成本低、精度高、快速高效、灵活机动、适用范围广等特点。其中，固定翼无人机靠动力设备产生的推力经机身固定机翼产生升力，作业时需要以较快的速度保持飞行姿态，其缺点是无法在空中随时悬停，其特性导致作业时无人机距测绘目标较远，获取的遥感影像分辨率较低;旋翼无人机是由其旋翼相对机身旋转而产生的升力保持飞行，三个旋翼以上的无人机称多旋翼无人机，可在空中悬浮，近距离拍摄测绘目标，拍摄获取的遥感影像分辨率高，其缺点是作业时长及速度较固定翼无人机低;复合翼无人机又称垂直起降固定翼无人机，其动力设备既包含固定翼也包含旋翼，集二者的优点于一体，同时解决了固定翼无人机起降难的问题。无人机航测在小范围内测绘工作效率更具优势，广泛应用于地形测绘、工程建设、土地资源调查、地质灾害应急处理、城市数字化建设、新农村及小城镇建设等方面。

2 无人机航测技术应用于地形测绘过程的优势

2.1 能够优化地形测量测绘工作的成果

由于无人机航测系统能够形成具有非常高分辨率的信息利用效率较高的正射影像图，有利于在实际测量测绘工作中对过去的资料进行科学比对，以分析相应测量地区的实际地形地理信息变化情况，为区域内地形测量工作的综合效果优化提供保障。由于无人机航测成果的真实性非常高，测量过程中形成的影像图也具有较高分辨率，测量测绘工作中结合GPS及遥感技术对影像信息进行综合分析，就能够获得非常真实、可靠的测绘区域测图。

2.2 实效性和性价比高

传统的航天摄影机械，一般都会存在存档数据实效性差以及获取拍摄的最新影像的时间长的问题。而无人机航测技术就不会出现这种问题，可以随时随地进行拍摄工作。相比于卫星以及有人机来说，无人机航测技术可以在短时间内完成相关的测量，及时提供所需数据。它的测量效率以及测量的精确度都是人工测量无法比拟的，在小范围内，这项技术具有很大的发展优势。

2.3 测绘结果精准度较高

相比传统地形测绘方式，无人机航测技术所测绘出来的结果精准度更加出众。在无人机测绘工作展开过程中，无人机之中所搭载的高清摄像设备以及GPS定位设备能够帮助测绘工作人员对测量地区的相关数据准确进行反馈，在航测数据传输到数据库之后，测绘工作人员需要根据无人机测绘技术所得到的相关信息资料来完成信息的处理工作。相对于其他测绘方式，无人机得到的信息资料准确度更好，地形测绘工作所计算的地形资料以及地形数据也更加准确。

2.4 无人机航测作业成本低

传统的人工测量技术主要利用卫星测绘，就同样的测量区域而言，其所需人员、地形测绘费用约是无人机航测的10倍左右，工期则是无人机航测的2倍左右。而无人机航测设备一经采购，其使用寿命较长，维护成本较低，测绘作业所需人工少、效率高，能有效地节省野外测量时间，从各方面来看，经济成本较人工测绘都有明显的优势。由于无人机航测的作业周期短、测绘费用低，可极大地提高相关企业的核心市场竞争力，有助于企业扩大业务量，获得良好的经济效益。

3 无人机航测技术在地形测图中的应用

3.1 像控点布设的应用

利用无人机航测进行地形测绘时，像控点布设尤为重要，其布设质量直接关系着测绘质量的高低，因此需要科学合理地布设像控点。无人机航测像控点设置可按测量区域均匀布设，各像控点间应有一定的几何强度，布点应满足规范要求的密度，尽量选择方便查找处理的位置，如房屋角点、斑马线角点、地物交叉点等，当无明显地物或地标时，可以人工喷漆等方式进行标记布点，像控点布设位置应选择清晰易识别、固定不移动、平整无阴影、无外物遮挡的区域。像控点布设的密度应结合测区地形和测绘精度要求确定，对于地形地貌较为复杂的区域，需要适当增加适量的像控点。对于像控点的坐标及高程采集，精度需控制在5cm以内，通常使用较多的是RTK方式，在此期间，应保证RTK接收机与无人机网络接入点、端口等一致，以保证获取数据准确可靠。在后期室内资料处理时，可用相关软件导入像控点坐标信息，对控制点进行刺点，对影像数据中不满足要求的像控点进行适当的调整。

3.2 优化无人机航线设计

（1）针对航线覆盖需求进行分析，而后通过设计保证能够全部设计航测目标物，同时保证区域内地形高度差应保持在航高1/6以内。（2）针对航线进行设计时，要尽量保证航线没有落水点，并要对侧风飞行的影响有充分认识，避免其对航线飞行造成影响。（3）由于天气对于无人机航测过程中的飞行控制及精准度有一定的影响，因此在设计中要做好拍摄间距及航线间距的控制设置，保证航测精度。

3.3 空中三角测量技术的实施

在进行测绘之前，要先明确本次测绘的工作要求，对目标区域的信息进行采集，对空域进行协调、测量工具设备以及现场环境进行勘查以后，对无人机的飞行航线进行设计规划，然后进行空中三角测量。在应用空中三角测量技术时，首先要进行空中加密测量技术。这项技术可以实现对特定的区域进行空地位置加密设计，通过有效的控制和管理保证摄像的专一性，在这个过程中设置加密距离，而且能够及时对特殊地形进行处理，设置合理的高度偏差，避免给工作带来不必要的影响。在相对平坦的区域，也要做好空中三角加密，用添加数量控制的方法对边缘位置进行合理的规划。其次能够通过这项技术完成空中加密点的相关工作，根据这些完成前期的准备工作，包括焦距、像素和其它一系列差值等。在测量过程中，如果遇到这些问题，可以根据像素数据进行相应的调整，保证后期的数据分析以及工作调整。

3.4 对镜头进行严苛检验

在无人机航测的过程中，由于无人机的速度等因素的影响，所拍摄的影像图通常会存在一些畸变问题，尤其是测量地区位置较为偏远的角落，影像图的变形更加明显。在无人机航测过程中，测绘工作人员必须对测绘到的数据进行检测，修正影像图中存在变形的位置，通过这一方式提升影像图的准确度。在无人机航测的过程中，由于震动等原因的影响，可能会导致航测设备的参数出现变化，在测量的过程中，测绘工作人员还需要重视测绘镜头这一问题，在测绘结束之后，需要对测绘设备的参数进行检验，纠正存在问题的数据。

4 结束语

随着科学技术水平的快速发展，地形测绘行业在无人机航测领域取得了重大进步，其相对于传统测绘技术，具作业成本低、工作效率高、测量精度高等诸多特点，极大地提高了测绘工作的质量和效率，是一种可大力推广应用的新型测绘技术，为测绘行业的健康可持续发展注入了新的活力。

参考文献：

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