基于小型无人机系统的地形测绘系统

何闽川

摘 要：小型无人机在地形测绘中有广泛的应用，小型无人机携带较为方便，裝配较为快捷，并且随着科学的进步，对于摄像头传感器等各种部件不断的升级，能够使小型无人机对实时的图像数据传输以及地形测绘等多种分析测量工作更加高效的开展。本文对小型无人机系统的地形测绘工作进行探究，并且根据相应无人机实际航测工作开展多个方面的阐述，希望能够使地形测绘系统更加完善。

关键词：小型无人机;地形测绘;系统

随着社会的不断发展，对于某一地区的地形可能随之产生较大的变化，比如城市的扩建对城市地形产生的影响，矿区的开采对矿区地形造成的变化等，这些区域均需要在短时间内，使地形测绘系统不断动态的更新，以保证人们生活和生产的需要。而针对传统的测绘方式，虽然也能得到较为精确的测绘数据，但是数据获取的效率较低，而小型无人机系统较为灵活，并且在短时间内即可对某一特定区域开展全面的地形测绘工作，因此选用小型无人机系统，在地形测绘工作中能够显著的提升工作的效率。此外，可以利用无人机勘测数据的多种纠正方法配合高精度的传感设备，使数据的精度得到不断的提高。最后，无人机勘测的成本较低，较低的投入即可开展地形测绘工作。

1 小型无人机测绘系统

1.1 呈现的特点

小型无人机可以在低空飞行，能够使相应的测绘系统精度得到提升。同时，对于天气的各项要求较低，并且相应的操控可以实现多种设备的智能连接，既可以使用无人机地形测绘的专业操控平台，也可以使用相应无人机控制手柄等设备进行临时操控。因此具备操控简单、设备便携、适应能力强等多种优势。

目前小型无人机系统可以搭载4k高清遥感摄影技术，并且配合5G信息技术实现高吞吐量传输数据的能力，搭载全波段的传感器，并且有超广角镜头，支持更高角度的遥感拍摄，能够与地面测绘系统进行，动态数据传输处理，从而有效的提升测绘的精确度以及信息分析处理能力。除此以外，小型无人机还可以搭载专用的遥感传感器，能够支持外部相应部件拓展，比如搭载热成像仪、小型气象传感器等设施能够拓宽测绘系统的应用空间和领域。

1.2 相关技术指标

首先对于小型无人机的飞行速度有一定的要求，飞行速度过低对于勘测工作开展效率会受到较大的影响，而飞行速度过高则会降低测绘的数据质量。一般而言，飞行速度应控制在50～100千米/小时。无人机应支持悬浮定位模式，以便于针对某一点为中心进行地形勘测工作的需要。并且无人机在发生故障或电量不足时，应具备自动返航滑翔功能，避免在恶劣情况下对自身设备造成损坏。飞行的高度和速度需要稳定控制，不能大于波动的5%，航测时相应的传感器角度误差不能大于2%。无人机应具备大于30分钟的续航能力，以免在工作开展过程中需要频繁的补充能源。

2 小型无人机系统开展地形测绘工作

2.1 测绘前的准备工作

在无人机测绘前，需要对测绘区域进行简单的调查和研究，分析无人机起降的最佳地点以及勘测过程中相应运动参数的调整。应注重太阳光线对无人机测绘系统造成的干扰，选择合适的时间点展开测绘工作。并且测绘的距离应根据小型无人机的飞行能力而定。无人机上搭载的三样传感设备，在开展测绘前要进行误差的校正，其中包含机械传动模式的误差和软件算法之间的误差，比如光学畸变系数的判定，CCD系数的测试等。其相应系数的调整均有对应的计算数学模型，应注重相应变量控制在合适的范围内，并且多次取平均值以适应测绘系统的需要。对于小型无人机的航线确定可以借助ASCOT设计软件，比如对于航测高度的确定，可以根据下列公式进行计算。

aGSD=fh

其中，a为无人机搭载摄像头的像素元尺寸，f为对应镜头的焦距，根据测绘要求的分辨率GSD，适当调整飞行高度h。测绘过程中应根据GPS传感器来控制航向重叠率，避免数据过度重叠影响系统分析，降低测绘质量。对应无人机巡航速度和地面间距，可以有效的判定出小型无人机系统的拍摄间隔。

2.2 无人机测绘系统使用空三加密

空三加密由外业提供控制测量成果，内业解算测图定向点的平面坐标和高程值。加密精度指标如下：

（1）连接点上下视差中误差为2/3个像素，最大残差4/3个像素。

（2）模型连接较差限差计算公式：△S=0.02·m像·10-3和△Z=0.02·m像·fk/b·10-3

式中，△S为平面位置较差，单位为m;△Z为高程较差，单位为m;m像为相片比例尺分母;fk为数码相机焦距，单位为mm;b为相片基线长度，单位为mm

（3）每个像对连接点分布均匀，自动相对定向时，每个像对连接点数目不少于30个，人工相对定向时，每个像对连接点数目不少于9个。

（4）区域网平差计算结束后，基本定向点残差、检查点误差及公共点的较差符合国家测绘标准。

2.3 成像数据质量的检测

应结合飞行记录尽快对获取的影像数据质量进行检查，对影像重叠度、相片倾斜与旋转、航线弯曲、航高保持、影像曝光等方便进行全面的判断。如具有未完全覆盖目标区、影像曝光严重过度或严重不足等现象，则需尽快安排补飞。

3 结束语

小型无人机对于动态变化较高的区域能够开展动态高效的地形测绘工作，并且测绘的成本较低，能够有效的降低相应资金的支出。除此以外，小型无人机地形测绘系统大大的削弱了测绘工作的劳动强度。伴随着科学技术的不断进步，能够促进小型无人机测绘系统得到不断的完善和创新，因此该系统拥有良好的发展空间。

参考文献

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