基于无人机航测的地理信息数据快速更新研究

兰 欣，娄继仁

（江西省地质矿产勘查开发局赣东北大队，江西 上饶 334000）

地形测绘无论是在土地规划还是在工程建设方面均发挥着非常重要的作用，如今随着人们对工程建设要求越来越高，传统测绘手段已经难以满足实际地形测绘要求，而无人机的出现则有效解决了这一问题，这种航测技术测绘精度更高，测绘范围更广，在当下测绘领域中得到了良好的应用，同时也使得区域大比例尺地形数据快速更新成为了可能。

1 无人机航测特点分析

1.1 测量精度更高

事实上，采用无人机进行测量由来已久，尤其是在军用领域应用比较广泛，近些年随着国家对我国低空域限制逐渐放宽，再加上民用无人机技术的不断发展进步，使得无人机在民用测量领域中大放异彩，迅速成为一种重要的测量方式之一。当下采取无人机开展测量作业时，主要是对地貌地形进行捕捉，属于一种近景测量方式，并且近些年无人机的测量精度也在不断攀升，最高已经达到亚米级别，无人机航测的作用价值也因此越来越大。

1.2 测量范围更广

相较于其他测量方式，无人机航测最为鲜明的特点便是能够打破客观地物的限制，直接从空中视角进行航测。一般在无人机之上，都搭载有高精度成像设备，因此获取的地面影像更加清晰，并且在实际进行航测时，由于空中自由度更高，航测的角度也更丰富，能够对被测物体进行全面测量分析。不仅如此，在无人机航测中还应用了卫星遥感技术，因此实际的航测范围也更加广泛。在获得航测数据后，也能够直接通过卫星或地面信息站点实现数据传输，不再需要担心地物遮挡问题，最终能够获的更好的测量效果。

1.3 测量方式更机动灵活

传统航空遥感在执行测量任务时，采用的无人机体量比较大，通常是中型固定翼飞机，因此在实际开展航测工作时，更容易受到大风、阴雨等不良天气的影响，同时大型飞行工具受到的空域管制也比较严格，因此并不很难适应一些小测区面积、成图时间短、比例尺要求大的测绘项目。而当下应用的无人机通常体量比较小，且都是低空分析，不受空域限制，同时小型无人机的体型比较小，因此实际更加灵活，机动性更强，受天气影响较小，能够接受全天飞行任务，因此在当下测绘项目领域中已经得到了有效的应用[1]。

2 影响无人机测量精度的因素分析

2.1 POS 数据精度

无人机在完成航测后，做好航测数据的提取非常重要。而当下的pos 航点数据提取仍比较复杂，因此对于数据提取精度的要求也比较高。然而抛开数据提取复杂难度不谈，仅从数据自身精度来看，由于无人机体型比较小，虽然实际飞行比较灵活，但在飞行过程中容易受到一些不稳定气流影响，导致航怕不稳定，影响了最终的航测效果，最终导致数据精度不佳，对无人机航测质量带来了不利影响。

2.2 投影因素

小型无人机在实际进行航拍时，一般飞行高度均比较低，如果地面有着很大的起伏，那么将会对最终投影带来不利影响，导致无人机航测精度不佳。具体而言，投影因素带来的影响主要体现在像点位移方面，在进行开展无人机航测时。经常会采用正射纠正方式，完成投影问题的矫正，从而将无人机相片倾角因素带来的影响降至最低。其中在进行像点位移误差hδ 计算时，可以采用以下公式：

2.3 像控点与空三解算误差

当下在一些无人机测量过程中，由于采用的是低空飞行，并且受无人机本身配置成本影响，多是配置的普通数码摄影相机，而不是专用航测相机，二者本身在性能上存在诸多的差异，因此会对航测带来几何精度方面的变形影响，这种影响主要体现在径向与切向的畸变差；，不仅如此，无人机相机内部影像数字化阵列模数在实际转换时，也会出现一定误差，最终会对无人机航测的精度带来不利的影响[2]。

3 无人机航测的地理信息数据快速更新应用分析

为满足区域总体规划的需要，现有一测量项目，需要对原本的测图重新进行更新测绘，该测区有着非常良好的净空，且测域内地势起伏高差也相对较小，为在短时间内完成测绘工作，需要采用无人机进行航测，从而实现测绘数据的快速采集与更新，更好的满足工程需要。

3.1 现存资料情况

在本次无人机航测项目中，现有原地形图，比例为1∶2000，通过将该地形图作为参考，完成测区合理划分，本次项目将测区划分为3 个子测区，并在该区域内布设了18 个平高控制点，5 个检查点。然后在结合现有的地形条件，进一步明确了交通路线。在进行外业测绘像控点测绘起算时，选择了原高等级控制点。

3.2 采集像控点

在设置GCP 像控点时，采用了喷漆方式，在像控点中心喷涂一个“十”字，做好标记。同时本次航测项目采用了南方灵锐GNSS 接收机，该接收机型号为S82T，完成坐标值测定工作，通过借助该数据，完成内业航摄影像的纠正。在实际进行数据采集时，需要借助解布尔沙七参数模型，并直接接入CORS 连续运行网络差分定位服务系统中，完成高精度数据信息的采集工作。

3.3 拍摄航空影像

在拍摄航空影像前，需要选择晴朗无风或者风比较小的天气，在正式航拍前，还需要进行试飞，确保无人机不存在故障问题。在此基础上，还需要在航线规划软件的帮助下，将测区规划航线与重叠度等信息导入无人机控制终端。然后启动无人机，先控制无人机飞到预定高度与航摄起拍点，然后沿着已经设定好的航线进行飞行拍摄，在这一过程中，POS 终端会对无人机拍摄下的数据加以记录存储。为确保航测数据精度，在最初进行航线设定时，就要结合实际地形起伏，做好航向与旁向重叠度的设置，一般情况下，如果无人机的体型比较大，难么航向重叠度的设置应在53%以上，但由于本次项目采用的无人机体型较小，且属于低空测量，因此设置的重叠度应更高一些，通常在65%左右，从而能够有效提高航测质量水平，避免关键信息遗漏。除此之外，在实际航测过程中，还需要考虑到空气气流带来的影响，为避免航测精度降低，还需要加强对无人机制旋角与航线弯曲度的控制，一般二者需要分别控制在15°与3%以内[3]。

3.4 获取正射影像

在获取正射影像时，需要先输入相关参数信息，比如相机参数、工程与控制点参数等，然后后结合这些参数信息，做好自动空三解算，借助人机交互方式，完成控制网、自由网交互平差，才能获得空三解算结果。最后，还需要结合外部像控点以及无人机POS 中的数据信息，在进行影像预处理与空三加密处理后，就可以获得测区正射影像DOM，任何借助相关模型软件，即可自动生产高程模型DEM。而在制作大比例尺地形图时，则需要在一些地理信息绘图软件的帮助下，将上述获得的正射影响DOM 与原规划图进行叠加，从而能能够了解物变化区域范围，在完成相应信息汇总后，通过进行外业调绘巡查完成相关属性信息的修正。

4 总结

综上所述，相较于传统的测量方式，无人机航测有着诸多优势，为更好的发挥这些优势，需要加强对无人机开展低空航摄数字成图的研究，通过做好正射影像获取工作，从而为地形基础地理信息数据的更新提供良好的便利，从根本上提高现代测绘工作开展效率与质量水平。