无人机技术在测绘中的应用与实践

张 婕

（天津铁道职业技术学院，天津 300240）

无人机，即无人驾驶航空器。随着我国国民经济的迅速发展和低空空域的逐步开放，无人机在民用领域的应用越来越广阔。随着通信技术、传感器等技术的发展，无人机技术作为一种低成本、高精度、操作简便的遥感影像获取设备应运而生，并在传统测绘、数字城市建设、地理国情监测、灾害应急处理等方面取得了很好的效果。近年来，随着地理信息产业的发展和应用的普及，遥感作为地理信息产业的前端，也受到了非常多的关注。传统地理空间数据的获取方式正在面临着现代科技设备的挑战，而遥感技术的进步，尤其是高分辨率卫星影像的大量应用和航空遥感的发展，都为数据获取方式注入了新鲜血液。

国土资源部、国家地理信息局发布的《测绘地理信息科技发展“十三五”规划》指出，继续开展无人机数据获取技术研究，研制新一代通用型中低空民用无人机遥感系统，增强无人机平台不同传感器载荷的适应性，开展多类型无人机遥感飞行平台、飞控系统和定姿定位装置、机载传感器等系列无人机遥感技术装备研发，提升无人机遥感应用能力。

1 无人机技术在测绘应用中的特点

随着无人机的小型化、智能化发展，无人机技术在测绘行业中的应用越来越突出，也越来越深入、广泛，其在测绘行业的应用具有如下特点。

1.1 具有快速响应能力

无人机航拍测绘一般选择低空飞行，因此申请空域便利，受气象条件影响较小；且无人机体积小，携带便捷，操作方便，工作效率高。

1.2 综合应用能力强

运用无人机技术进行测绘时，可以结合不同的遥感平台，如光学遥感、微波遥感及激光雷达等，获取不同精度、用途的数据，且无人机技术可以结合卫星遥感、航空测绘及地面监测手段等，更快、更好、更精确地完成测绘工作。

1.3 可以快速获取地表数据并构建三维模型

通过摄影设备，可以快速获取地标信息，获取具有高分辨率的影像，提取高精度地理信息。无人机遥感数据处理系统可以处理影像数据，获取DEM、三维正射影像图、三维景观模型、三维地表模型等可视化数据。

2 无人机技术在测绘行业应用中的优势

无人机技术的特点，决定了其在测绘行业应用中具备较大的优势。

2.1 突破传统测绘行业的限制

近年来，无人机产业呈现出蓬勃发展的态势，各种新机型、新应用层出不穷，遥感技术的使用也进入了一个相对新的阶段。除遥感和卫星遥感以外，民用无人机搭载不同的遥感平台推进了测绘等相关行业的进一步发展和延伸。

在测绘地理信息领域，利用无人机快速灵活的特点可以快速获取大面积地物信息，成为一种新型的海量数据获取方式；利用无人机自动化智能化的航测作业手段，可以实现大区域大比例尺数字地形图测绘，快速生成4D产品；利用无人机非接触式的数据获取特点，可以帮助实现应急测绘体系的多样化；利用无人机可搭载倾斜摄影云台进行倾斜摄影和可以通过对遥感影像数据进行内业处理的特点，可实现地理实体的三维立体建模。

2.2 作业效率高，精度高

利用无人机技术，搭载不同的遥感平台，可以实现多种测绘任务。其结合信息技术，可以实现数据传输的实施性；通过遥感影像等数据处理系统，有效提高数据后处理的时效性；结合不同的遥感平台，可获取高分辨率的遥感影像数据、遥感数据及高精度的激光雷达数据等。

2.3 具有较高的灵活性及安全性

无人机的飞行高度在50～1000m，相比传统测量技术，无人机具有广泛的应用空间，具有更好的灵活性。如在地质灾害监测和预测、矿区地质分析、部分危险区域测绘等领域，无人机都能顺利开展。

2.4 操作简便，有效降低测绘成本

随着人工智能技术、大数据应用的不断进步和发展，无人机测绘朝着智能测绘发展与进化。在无人机测绘的外业过程中，结合PPK后差分数据处理和智能航带规划功能的开发，人工干预逐渐减少，作业人员操作无人机简便；在内业成果生产过程中，众多数据处理系统可供选择，如Pix4d、Photoscan、SmartCC等数据处理软件，实现了数据格式的通用转换与共享等。

3 无人机技术在房地一体化中的工程实践

某项目区域面积为8km2，要求满足1∶500地籍测量精度要求，平面精度高，环境较为复杂。

3.1 传统测绘作业模式存在的问题

目前随着各地房地一体化的展开，各地进行项目作业基本可以分为两个大类，一是传统的测绘作业模式——RTK+全站仪的作业方式，另一种就是新型设备的测量方式如无人机等。传统测绘的RTK+全站仪的作业方式，目前存在以下问题。

（1）作业流程复杂，生产效率低下。因为需要满足5cm精度，所以需要大量的外业团队和多年生产经验的内业人员，从而导致生产成本很高。

（2）环境复杂，反复测绘。地籍测量项目因外业作业周期较长，作业方式较为复杂。当面对测区地物靠近水边不便测量、户主不在家等情况时测量工作进度会受到影响，难以高效快速地完成生产任务。

（3）外业工作时间长，易受环境影响。遇到雨雪天气，外业作业受到拖延，甚至是无法进行，拉长周期并增加生产成本。外业做完晚上回去还要画图，作业人员生产压力大，团队流动性强。

3.2 采用无人机技术进行房地一体化作业方案

采用无人机技术进行房地一体化作业可提升综合效率5～6倍，其作业过程如图1所示。

图1 作业过程

（1）布设像控点。按照倾斜摄影做地籍测量的作业规范，像控点的布设间距在100～150m，结合测区的实际情况，最终在测区布设了有效像控点29个。

（2）外业飞行。采用某型号的无人机，搭载了五镜头摄影测量设备。无人机飞行简单，一键自主起降，上手快，安全性高。如果飞行区域较大，单架次无法完成所上传航线的情况，航测支持断点续飞功能

（3）内业处理。航拍影像图的处理采用Context Capture软件，实现三维建模。通过数据处理软件，将五镜头的航拍数据进行三维建模，实现三维场景切换，避免了后期在采集和输出数字线划图时存在较大的误差情况。如房地一体化需要量测出房角的精确位置，需要确定房檐的宽度、阳台面积、房屋高度及层数等属性信息，这些内容在DOM正射影像图中不宜精确获取，或不宜于平面影像图上量测。而构建三维模型可以很好实现这一点。后期生产数字线划图等4D产品可以采用清华山维的EPS、MapGis或Arcgis等一些地理信息系统软件进行处理，可以直接实现在三维模型上进行数字线划图的生产，并实现房地一体化的数据管理。

（4）无人机房地一体化工程应用总结。采用该型号无人机搭载的五镜头摄影测量设备，分辨率可达1.3cm；利用PPK后差分解算数据，影像平面精度高，后期的内业成果完全符合1∶500地籍测量精度要求；无人机外业操作过程简单方便，工期短，效率高，安全性可靠，且降低了人员要求，内业门槛低，工程成本低。当然，在房地一体化外业过程中，也存在某些问题。如由于某些区域的房子存在严重遮挡的情况，或者在模型边缘区域存在较大的变形，这时仅靠内业数据处理无法有效完成地籍测量工作，或者提取地物的精度无法满足地籍测量要求，这时就需要采用传统的测绘模式如全站仪、GPS等仪器进行补测工作。

4 结束语

文章基于无人机技术在测绘应用中的特点、优势和工程案例等，探讨了无人机技术在测绘中的作用和价值。分析无人机技术在测绘外业和内业数据处理过程中的作业流程可知，无人机技术可以满足较高精度、较复杂的测量作业任务。在技术研究中，无人机技术在获取正射影像图、创建三维真实模型、在难以到达的地方进行大规模地形勘测和地图测绘等方面具备较成熟的应用技术，可以有效提高工作效率和减少人员成本投资。随着信息技术、人工智能、大数据、物联网、云计算等技术的进一步发展和进步，无人机技术的应用范围将越来越广泛，其在测绘行业中的应用也将越来越智能化、便利化和大众化。