无人机航测系统在地质测绘领域的实践探索

雷海智 ，谢继香

（1.青海省水文地质及地热地质重点实验室，西宁 810008；2.青海省水文地质工程地质环境地质调查院，西宁 810008）

1 引言

在先进科学技术的带动下，越来越多的先进技术得以产生，并且在很多领域发挥着积极作用，以无人机技术为例，配合相应的航测技术，在地质测绘领域表现出了巨大的优势。相比人工测量，无人机航测系统具备结构简单、操作便捷的优势，而且受地形地貌因素的影响较小，对于一些危险区域的测绘有着良好的应用效果，因此成为航拍影像和地质测绘图获取的重要手段【1】。

2 无人机航测系统

无人机航测系统大致包含了无人机、GPS 定位导航和摄影传感器3 个核心组成部分，无人机本身具有机动性强、专业化程度高、成本低廉等特点，其在飞行过程中，可以借助相应的辅助设施，如飞行平台、操作系统、远程通信装置、信息处理系统等，有效地完成对于相关数据信息的采集，而且无人机航测系统的操作简单，灵活性强，可以得到精度较高的影像，而且不会受到地形因素的影响。

3 无人机航测系统在地质测绘领域的实践

无人机航测系统的出现，能够对传统测量技术容易受到复杂地形影响的问题进行解决，提升测量工作的便利性，保证地质测量的效果【2】。无人机航测系统在实施地质测量的过程中，主要的阶段包括测区踏勘、技术参数设计、像控点布设、航摄实施、内业数据采集等，无人机的航拍技术参数见表1。

表1 无人机航拍技术参数

3.1 控制点测量

以该森林公园区域的地质测绘工作为例，在借助无人机航测系统进行地质测绘的过程中，工作人员在充分考虑区域各种条件的情况下，选择先对像控点进行设置，然后对照像控点开展无人机航空摄影，为了保证测量的成果，选择1980 西安坐标系中的相关控制点，这些控制点可以实现对于待测量区域的全面覆盖，为各项工作的顺利实施奠定坚实基础。在对像控点进行设置时，工作人员更加倾向于将其布置在航向重叠和旁向重叠区域，这样可以保证像控点的公用性，若确实无法满足公用性的要求，则需要借助分别布点来避免漏洞的出现。测量环节对于测量精度有着较高的要求，而结合测量的实际情况，无人机航测系统得到的数据在平面精度和高程精度方面都可以满足相应的需求，也可以促进测量作业效率的提高【3】。对于地质测绘人员而言，需要提前在智能手机或手持式终端设备中安装相应的软件，然后导入像控点的位置信息，借助相应的卫星地图，工作人员能够实现像控点位置的精准和快速定位，然后结合实际测量线路来合理规划像控点的位置。从提高像控点测量精度的角度出发，工作人员从所有的像控点中随机选择18 个像控点进行检测工作，得到像控点的平面中误差以及高程中误差分别为±0.025m 和±0.035m，能够很好地满足相关标准和规范的要求。依照无人机航迹线对像控点的分布进行设计时，设置的像控点的数量为80 个，在地面上利用环保涂料，涂汇出100cm 的十字形标志，以方便无人机辨识。

3.2 数据处理

3.2.1 检查影像质量

无人机航测结束后，工作人员需要依照无人机测量获取到的数据信息，就飞行和影像的质量进行检查，其中，飞行质量的检查内容有很多，如影像重叠度、航线弯曲度、高度变化、像片倾角和旋角等，确认航拍范围是否可以很好地满足任务需求；影像质量检查的内容同样十分丰富，包括影像本身的层次、色调、反差、清晰度等，以此来查看通过影像，是否可以对一些相对细小的地物进行识别，并以此为基础做好立体模型构建，就影像中是否存在比较明显的缺陷，如大面积的污点、反光、阴影等，看其是否会影响模型的构建和使用。不仅如此，工作人员在对影像质量进行检查的过程中，还应该充分考虑无人机在拍摄过程中的飞行速度，做好曝光瞬间的像点位移，确保其能够满足规范和标准的要求。若发现影像质量较差，无法满足作业要求，工作人员必须重新对测绘计划进行拟定，做好局部区域的补飞乃至整体区域的重飞工作。

3.2.2 空三加密测图

结合相关地质测绘项目的实际情况，采用PIX4D 的方式实施内业作业，而空三加密环节，需要切实保障各项参数的有效性，确定好相对定向和绝对定向，要求其能够达到设计规范的标准。在实施内业矢量测图的过程中，可以利用全数字摄影测量系统，切实做好立体数据采集。数据采集的过程中，需要采用统一的线型库以及符号库，结合内业定位以及外业定性的基本原则，以立体模型为支撑，完成对于地貌信息的采集工作。数据采集工作结束后，工作人员应检查数据信息的完整性和准确性，确保不存在移位和缺失的情况，再使用CACC 软件，对矢量地形图进行相应的转化工作，得到能够满足设计方要求的格式地形图。另外，在实施外业调汇的过程中，可以采用的作业方法有2 种，分别是影像调汇和线划图调汇，调汇的影像数据需要使用空三自动匹配点进行粗校正，形成数字正射影像图DOM，然后依照1∶1 000 的比例尺分块打印；线划图的调汇则需要利用采集到的成果数据回放图，将其作为底图进行调汇工作【4】。

在实施外业调汇的过程中，工作人员应关注新增地物和地貌要素等，对于一些存在树木遮挡的地物，可选择几何法、交会法等，对照地物点进行补量，对于分布在测区内的公路，应该依照实地位置，做好名称、等级、宽度等的调汇。

3.2.3 结果精度分析

在相应的地质测绘项目中，实际测绘长度42km，一共得到1∶1 000 图幅102 幅。随机抽取10 幅成图实施精度统计，结果显示，依照1∶1 000 地形图精度要求，项目抽检的10 幅数字线划地图的平地部分中，无论是平面位置中误差还是高程中误差都能够满足设计要求。

4 结语

在地质测绘领域，无人机航测技术相比于传统的人工测量，在效率和质量上要高得多，能够很好地应对复杂地形区域测量的要求，而借助抽样检测的方式，验证了无人机航测系统能够满足1∶1 000 带状地形图的绘制，而且其所具备的机动性、灵活性、高效性、精准性等优势，使得无人机航测系统得到了越发广泛的应用，能够为地质图的测绘工作提供可靠的数据信息。