无人机低空摄影测量在地质测绘中的应用

张洛宁

（河北省地质调查院，河北 石家庄 050000）

在测绘行业的发展历程当中出现了很多种测绘技术，如人工测绘方法、GPS测绘、无人机测绘等，其中无人机测绘因为适用范围较广，且性能优良、成本低廉，所以是现代最常见的测绘技术。但在无人机测绘技术当中，早期无人机测绘虽然优于人工，却依旧存在各方面的缺陷，随后通过不断的研发就产生了无人机低空摄影测量技术，这项技术结合了航摄影像、POS数据和航摄相机参数，通过对三者的控制与调整，能够让采集数据得到预处理，并通过加密手段保障数据传输稳定，可见该项技术具有较高的应用价值。

1 无人机低空摄影测量应用优势

1.1 采集图像清晰度高

无人机低空摄影测量与传统无人机技术虽然都是通过“无人机+摄像设备+地面控制台”组合来进行测绘，但无人机低空摄影测量所采集的图像清晰度更高，这是该项技术的优势，能够给测绘质量提供保障。无人机低空摄影测量的采集图像清晰度之所以高，是因为其在数据传输之前存在一个数据预处理环节，即在测绘开始前，人工根据清晰度要求对航摄影像、POS数据和航摄相机参数进行调整，确保三者达到清晰度要求之后启动无人机进行测绘，测绘过程中无人机采集到的图像都会在传输前根据三者调整结果被校准，由此形成高清晰度图像，以便人工查阅。此外，根据无人机低空摄影测量技术发展情况可知，该项技术的图像清晰度可达1：1000。

1.2 工作效率高

在高清晰度图像基础上，无人机低空摄影测量的工作效率也优于传统无人机技术，即传统无人机技术为了尽可能提高采集图像清晰度，必须对无人机飞行时的速度进行控制（因为无人机速度过快会导致成像模糊，这是传统技术中难以避免的问题），但在无人机低空摄影测量中，因为数据预处理能够使图像清晰度得到保障，所以不用太顾及无人机飞行时的速度，可以高速完成拍摄，这样就代表无人机低空摄影测量的工作效率优于传统技术。

1.3 几乎不受云层干扰

无人机低空摄影测量的作业高度低于传统无人机，因此在工作过程中云层几乎不会干扰到成像质量，这是无人机低空摄影测量的一大优势。从现代技术水平上可知，无人机低空摄影测量在工作时的飞行高度一般保持在50m～1000m之间，因此可以将该项技术归纳为近景航空摄影测量，再结合其拍摄清晰度数据，可以同时兼顾成像质量与避免云层干扰的问题，传统无人机技术并不属于近景航空摄影测量，必须在更高高度上进行拍摄，云层干扰情况比较严重。

1.4 性能优势

无人机低空摄影测量作为脱胎于传统无人机的一项测绘技术，其自然具备了传统无人机的优势，即具有较高灵活性与安全性，可以取代最早期的人工测绘。首先在灵活性上，因为测绘范围内的地表情况比较复杂，所以人工需要先排除影响因素才能完成测绘，但无人机低空摄影测量的无人机不需要考虑这些因素，可以直接穿越障碍完成测绘。其次在安全性上，因为测绘范围内的地表情况中可能存在一些危险因素，如坑洞、水体等，所以人工测绘就存在风险，而通过无人机低空摄影测量则避免了这一点，可以保障测绘安全。

2 无人机低空摄影测量应用方法

无人机低空摄影测量在地质测绘中的应用大体可以分为三个阶段，即准备阶段、实施阶段、总结阶段。

2.1 准备阶段

为了保障无人机低空摄影测量结果的质量，在正式测绘前要做好一系列的准备工作，包括测绘范围确认、测绘点布置、无人机调试，下文将对三项工作进行分析。

（1）测绘范围确认。地质测绘本身就是对范围内地质情况进行测绘的一项工作，因此在无人机低空摄影测量中要先确认测绘范围。测绘范围的确认方法与常规测绘一样，即根据项目需求来确认总占地面积，后在总占地面积基础上增加10m～100m的周边范围即为测绘范围。此外，在测绘范围确认后还需要确认测绘边界，此举有利于测绘准确性。

（2）测绘点布置。为了尽可能提高工作效率，保障测绘成果的质量，在准备阶段需要进行测绘点布置。测绘点布置一般是根据测绘线路的长度，按标准进行分段，每个分段就是一个测绘点，在无人机低空摄影测量应用中，直接根据线路与测绘点布置成果进行测绘即可，能避免重复测绘等影响工作效率与质量的现象发生。

（3）无人机调试。为了使无人机低空摄影测量采集图像清晰度达标，在测绘准备阶段需要对无人机进行调试，即对航摄影像、POS数据和航摄相机参数进行调试，调试完成后建议进行一次试测，由此检验调试是否满足清晰度要求，如果满足则可以直接开始测绘，否则需要重新调试。

2.2 实施阶段

实施阶段大体分为两个步骤，即三维数字模型建设、成像处理。

（1）三维数字模型建设。在实施阶段，首先利用利用三维数字模型技术对测绘范围内的地质情况进行模拟建模，可得对应的三维数字模型，其次通过无人机低空摄影测量得到实际图像信息，这时将实际图像信息与模拟图像进行校准，可知实际图像中是否存在拍摄不清晰的信息，或者是否存在测绘遗漏，如果发现任意问题，则再次进行测绘即可。此外值得注意的是，三维数字模型技术的使用同样是以无人机作为基础的，即在建模前为了得到建模信息，可以利用无人机进行一次粗略的测绘，但本次测绘必须保障数字线划图和正射影像DOM完整，随后对数字线划图和正射影像DOM进行处理，即可通过三维数字模型技术进行建模，此举有利于测绘精确性。

（2）成像处理。通过地面控制端来接收无人机低空摄影测量所得的实际图像信息，在获取的初期其图像整体清晰度是可以保障的，但因为实际测绘中能够难免会遇到一些影响因素，导致测绘中存在局部清晰度不足、角度不正确的部位，所以针对这些部位需要进行成像处理。成像处理中因为人工用肉眼就能直接判断出质量不足的部位，因此直接依照标准进行调整即可。此外，造成无人机低空摄影测量成像出现质量问题的因素有很多，如无人机震动、环境因素等，这些因素难以避免，但只要幅度不大基本都是可以被校准的。

2.3 总结阶段

总结阶段主要是对无人机低空摄影测量成果进行分析，并得出测绘报告的阶段。即首先人工可以再次利用三维数字模型技术对高质量无人机成像进行建模，这样可以直观的对地质情况进行全面分析，其次将分析结果填写在地质报告中即可。

3 无人机低空摄影测量应用时的注意事项

无人机低空摄影测量应用时虽然不用考虑云层干扰问题，但不代表没有其他干扰因素，如风力、雨水等，这些因素就是无人机低空摄影测量应用时需注意的事项。

3.1 风力因素

无人机低空摄影测量应用中无人机是主要载体，其飞行的基本原理就是气流，这时因为风力具有影响气流的作用，所以难免会导致无人机飞行出现问题，成像结果质量自然下滑。虽然在无人机低空摄影测量发展历程中，人们为了抵抗风力对无人机进行了多次改进，也确实提高了无人机的抗风能力，但这项能力始终都有极限，因此在无人机低空摄影测量应用中，需要先对风力进行测量，再根据所选无人机的抗风能力进行对比，如果风力大于抗风能力则不建议进行测绘。

3.2 雨水因素

雨水对无人机低空摄影测量的影响主要作用于摄像设备上，即在雨天雨水会溅射到摄像镜头上，这时如果镜头上雨水过多，则摄像设备必然无法拍摄出清晰图像，因此在无人机低空摄影测量应用中需要注意雨水因素。针对雨水，可以尝试在摄像镜头外部安装遮挡结构，但如果雨水量过于大，则不建议测绘。

4 结语

综上，无人机低空摄影测量较于传统无人机测绘、人工测绘技术有着明显优势，值得在地质测绘中使用，但该项技术的使用必须遵循基本方法，这样才能保障测绘成果的质量，对此本文分析了无人机低空摄影测量的基本方法，同时阐述了无人机低空摄影测量应用时的注意事项，以供相关人员参考。