探析无人机航测系统的海岛礁测绘应用

孟晓辉

（海警北海分局保障队，山东 青岛 266000）

海岛礁测绘任务由于其所处的地理位置、客观条件和相应的测量精度标准，对拍摄技术有更高的要求。而无人机航测系统具有智能化的特点，可以满足该项测量任务的需要。

1 无人机航测系统概述及影响因素

1.1 无人机航测系统概述

该项系统中包括硬件以及软件两个部分，前者涉及无人机工作的平台、对应的控制系统、连接的遥感装置、地面操控系统以及测速装置等。硬件中的遥感装置是较为重要的设备，其呈现的分辨率质量与最终形成的海岛礁测图精细程度有直接关系。后者包括地面的操控系统、检测航线规划程序和最终数据处理程序等。而最终数据处理程序是海岛礁成图的重要环节。该项航测系统是以无人机为载体，配合机载的遥感装置，按照既定的航线飞行，由此得到航线下地面的真实影像。在航拍过程中，根据总航线长度进行划分，针对同一海岛礁每间隔一段距离便进行拍摄，由此能够获取海岛礁不同角度的图像，以形成较为完整的立体像，构建对应的3D模型。之后借助使用的测图程序根据既定的比例尺进行数字化处理。最终得出绘制成图，同时，也能够生成相应的数字化信息，如高程模型、海岛礁影像以及其立体场景等。

1.2 影响航测质量的因素

对于海岛礁测绘任务而言，强调其最终呈现的高程精度，而干扰其最终精度的主要因素有四个方面。

首先，地面控制站。无人机在飞行期间的测量精度大部分是由地面控制系统情况决定的。同一海岛礁测绘项目中，连接地面控制站的数量与最终呈现的精度呈同向变动的关系，若控制点增加，最终成图的精度也会随之提高。其次，无人机自身飞行的速度。无人机和机载的拍摄装置应当相互配合，其飞行速度应满足装置拍摄的时间。若飞行速度相对较快，拍摄的影像会出现拖尾的问题，导致拍摄出来的海岛礁变形，其对于匹配同名点有所干扰。

再次，拍摄的时间。为保证拍摄影像的清晰度，航测的工作时间应尽量定在一日中的正午左右。该阶段的太阳光线属于相对垂直的状态，被测量物体形成的阴影面积较小。但若选择临近黄昏时间段，由于太阳直射的角度，会扩大被测量物体的阴影面积，且阴影也会有所变形，进过自动数据处理后，会存在较大的误差，影响成图的精度。此外，对于海岛礁的回测项目，需要得到相应的海岸以及滩涂的数据，因此，拍摄任务的时间应定在海岛礁退潮的时间段。

最后，气象条件。无人机航测需要在云层下方进行，因此，当地云层的情况不会对其作业造成较大的干扰，即使在云层较厚等情况下，也能完成既定的航测工作。虽然气象对无人机本身的飞行无明显影响，但会干扰拍摄数据的质量。若在能见度高且无云层遮挡的情况下，拍摄图像的辨识度会有所提高，相应的同名点匹配效果更好，航测精度、光线亮度以及整体色调都会有所提升。

1.3 国内应用情况及与他国差距

近几年，我国在该项技术上的应用已经取得较好的成绩，在自然灾害、城市数据收集以及国土资源调查等方面有所应用。该项技术在国内已经得到有效的技术改良，并拥有较为丰富的实践经验，以及较为广阔的发展前景。但我国与其他国家相比，相关的监管政策较为落后，低空空域的开放情况存在一定的滞后性，不利于该项技术的大规模发展。

2 无人机航测系统在海岛礁测绘中的实际应用

2.1 项目概况

项目为某海岛航测工作，被检测的海岛面积在1km2左右，东西长0.9km，南北跨度2.2km，与陆地的距离大约在8km，需要应用到无人机进行航测，根据航测数据，完成1：1000的地形图。根据无人机航测结果，海岛礁的最高点海拔60m，坡度在15°。鉴于岛内环境复杂，树木较多，为提升整体航测水平，应用了美国Trimble UX5 HP固定机翼的无人机，并且搭载专业化的传感装置和相机，确保海岛礁测绘工作的有序开展。

2.2 飞行设计及航空摄影

测绘数据获取中，对飞行方案进行选择，重点设计飞行高度和路线，并且对摄影间隔时间进行严格控制。在飞行路线的设计中，综合考虑地形和地貌因素，将无人机的航行高度控制在200m，航向重叠度在65%，满足图形比例尺结构和设计规范要求。航行过程中，将拍摄间隔设计在2s。相关人员利用Accesse软件，对飞行方案进行优化。方案设计中，预计应用两架无人机、飞行时间控制在58分钟，共计拍摄了156张海岛礁远景图像，图像色彩度饱和、清晰无遮挡，与地形图的制作要求相符合。

2.3 像控点及检查点测量

对像控点进行控制，可以通过局域网的方式实现，具体操作中，需要在航向和周边重合区域内，每间隔6条基线设计一个控制点，确保所有像控点在合理范围内。确保后期制图精准度，需要对区域内的检查点进行布设，一般情况下，检查点应超过两个，位置选择应满足成像要求，并且注重在航向范围内，对像控点和检查点进行优化。利用海南HiCORS对像控点和检查点位置坐标进行确认，为进一步控制无人机成像的精准度，需要选择至少3个有效控制点，并且对控制点进行测量，提升测绘工作效率。

2.4 内业数据的收集方式

测绘过程中，使用天宝TBC测量软件，对数据进行收集与整理。软件应用可及时准确生成拍摄的海岛礁图像，致力于提升加密测量和立体绘图效率，实现相关操作的自动化与数字化。影像数据经过技术处理后，可形成质量较高的二维图像和三维立体结构，促使数据资源得的高效应用。对相关部分进行技术应用，利用高分辨率投影和重叠控制技术，对图像进行优化。实践中，海岛示意图可通过DOM、DSM和DLG等多种形式测绘技术进行绘制。数据信息获取方式直接影响制图工作，在海岛礁测绘中，应对数据收集方式进行优化，通过对无人机飞行时间和面积进行调整，确保数据信息获取更加全面，同时，对数据信息的真实性与可靠性进行研究，必要时，可多次使用无人机对同一区域进行测绘，并且对不同飞行环境下的地形数据信息进行对比，明确其中存在的差异，致力于提升测绘数据有效性。对相关数据收集过程也需要进行监督和管理，重点加强无人机性能检查和工况条件分析。同时，海岛测绘数据收集中，应避开雾天和雨天，避免图形信息模糊，数据资源不准确、不全面问题发生。为达到地形图制作目标，也需要对数据收集方案进行控制，利用先进技术更新无人机系统，提升数据获取能力。

2.5 外业调绘及编辑成图

针对无人机测绘图像中未能呈现的局部地形和地貌特征，应进行补充，此时，需要应用外业调绘和编辑技术。外业调绘技术应用主要是对地形结构进行改正和补充，并且可对点状地物进行补测、调查其属性等。具体测绘中，需要对方法和技术进行完善，通过将制作的摄像图进行放大，发现图形结构中存在的主要问题，并且结合现有技术对其进行补充，确保地形图准确完整，具有较高的参考价值。当外业调绘完成后，需要结合测绘数据和相关资料图，对地形图进行编辑，此时，可利用南方CASS7.0成图软件进行编辑，确保图形绘制更加科学有效。

实践中，对检测点的误差值进行统计，相关误差主要产生在平面位置和高程上，相关人员应参考《低空数字航空摄影测量业内规范》和海洋工程地形测量要求，对图形进行补充，确保图形精准度获得提升，满足实际应用要求。同时，在测量工作中，应认识到图形编辑的重要性，善于利用合适的编辑软件，对地形图进行调整，提升无人机测绘在海岛测绘中的使用价值。对测绘技术进行应用，需要重点考虑图形精准度问题，对相关图形进行技术补充，明确无人机测绘中存在的不足，是目前工作重点。相关人员应认识到无人机测绘系统应用优势，对像控点进行位置优化，利用先进技术对其进行测量，并且收集相关测量数据和拍摄资料。为地形图制作提供可靠依据。

2.6 精度分析

对无人机测绘精度进行严格要求，是提升无人机测绘工作效率的关键，需要对加密精度和测图精度进行分析。对加密精度分析，随机选择了航行范围内5个检查点，精度分析中，将外业实测的检查点作为标准真指，将控制点的坐标值控制在计算值，并且对其中的差值进行校验，提升验证效果。在影像处理中，应用了DSM技术，在正射影像图生均匀布置了5个检测点，并且对检测目标进行分析，明确其坐标值。在DSM上，测量了具体高程，将测量数据与外业测绘结果进行对比，对其中存在的误差进行控制，提升平面精准度和高程精准度，使得地形图绘制更加准确。实践应用中，测量精度进行分析具有重要意义，不仅提高了测绘人员的重视程度，也可以促进技术升级，对无人机测绘系统进行升级，重点优化照相设备和传感装置，提升图形数据获取质量。

3 结语

通过上述对无人机航测系统及其实践应用进行分析，可以通过该项技术获取海岛礁的相关数据，对于后续的开发项目提供更准确的参考数据。该项技术打破了常规的测绘模式，在海岛礁的测绘项目中表现出较好的发展前景。