无人机测绘技术在地形图测量中的应用

张中福

（贵州省地质调查院 贵阳 550081）

传统模式下进行地形图测量会受到地形、地势等外界因素的影响，测量环节需要耗费大量的人力和物力，并且效果不佳。近些年来，随着科技的飞速发展，无人机技术被广泛应用于各行各业。在地形图测量中应用无人机测绘技术能够降低误差，为测量数据的准确性提供保障，并且无人机技术使用便捷，对环境要求较低，同传统人工测量方式相比，其测量范围更大、测量结果更具准确性，成本更低，目前已经成为地形图测量的最佳选择，为地形图测量工作提供可靠的数据支持。

1 无人机技术概念

无人机测绘技术是对传统人工测绘技术的突破和创新，为测绘发展开辟了全新的方向，随着测绘工程的与日俱增，无人机技术的广泛应用已经成为了必然趋势。无人机技术主要是通过无线电遥控装置或者机载计算机程序进行远程操控，将小型数字相机或者扫描仪作为机载遥感装置，设置地面站和相应的测绘软件。其主要组成部分包括航摄飞行平台（UVA）、数据采集部分、POS 信息及飞行控制部分。根据相关研究显示，目前大多数无人机测绘是在价格低廉的无人机型号上进行，因为无人机硬件的发展以及电池寿命的进步，多数测绘工作应用四轴飞行器无人机模型[1]。

目前，无人机能够迅速获得数据，通过软件平台实现对数据的建模、管理和共享，为测绘人员提供数据参考。

2 无人机技术现状

同传统的人工地形图测绘及影像航拍方法相比，无人机技术能够节约3倍以上的时间及成本。传统模式下地形图测量工作需要数天或者数周的时间完成，而使用无人机技术仅需要数小时便能够完成，并且还能够快速完成建模分析。目前，越来越多的公司开始将航空数据整合至工作步骤中，旨在简化流程提高工作效率。无人机作为一种先进的采集设备，也改变了测绘的运行方式，带来了极大的效益。现建筑业、农业、采矿和测量行业的诸多公司都开始对无人机技术大力投资，无人机的市场市值也在与日俱增，主要原因为政府和商业对于其需求的不断提升。

3 无人机技术在测绘方面的优势

新型无人机测绘技术得到了各行各业的广泛应用，并且发展迅速，新技术的应用也使地形图测量工作变得更加轻松。

3.1 具有快速的响应能力

为了降低外界因素对于无人机运行的影响，测量人员通常会使用无人机进行低空飞行。除此之外，低空飞行及起飞及降落的地区要求较低。在起飞和降落时无人机需要在较为平坦的路面上进行缓冲。

3.2 较高的时效性和性价比

相对于传统测量技术，无人机技术的优势在于其能够在短时间内高效完成工作，将相应材料提供给用户，并且无人机成本较低。同传统模式下人工测量方式相比，无人机技术效率更高。通过对无人机技术的应用，工作人员能够在一天内完成几十平方千米的测量工作。

3.3 安全性和灵活性较强

同载人飞机相比，无人机在降落的过程中不需要指定的区域，所以工作人员在测量过程中，通过对无人机的使用能够提高工作效率[2]。并且无人机受地形因素影响较小，不同的地形中均可以进行测量，大大提高了测量工作效率。并且一些需要测量的地形具有一定的复杂性，如果使用无人机技术可以降低风险，提高测量工作的安全性。

4 无人机技术在当前测绘中的应用

4.1 航线规划与像控点设置

使用无人机技术进行地形图测量的过程中，首先应对无人机使用流程有充分的了解，与拍摄区域的地形地貌特征相结合，明确拍摄GSD分辨率、航向旁向重叠率以及航线情况。进行测绘前应选择合适的天气，与风向相结合对无人机飞行方向进行调整，飞行区域应大于实际面积。像控点是地形图测量的重要依据，通常情况下，设置像控点需要选择特征明显的点或者人工布置像控点。在进行密度和位置的设置时应与相关要求相符。

4.2 空中三角测量

将无人机技术应用于地形图测绘中，通过GPS、IMU 等能够得到拍摄瞬间POS 姿态信息，摄影测量分析的关键内容为空中三角测量。通过CCD相机能够得到地面数据，使用POS进行空中三角测量，实现同名像点的匹配。

4.3 立体采编

无人机技术的主要作用包括空中摄影测量，对地形、地质信息进行整合，采编测量地区的立体像，保证信息具有一定的精确性和完整性，加强对地形地势数据以及物体线节点数据的控制，通过对无人机得到数据的分析，获得更加准确的地形图测量数据。如果需要测量建筑物，那么便需要使用DOM 影像成果，实施线划处理。一些地区地形具有一定的复杂性，所以需要提前内业标定，之后结合外业调绘，有效采编信息[3]。

4.4 数字线划图和正射影像

为了使数字线划图工作的顺利进行，需要应用相关数据开展数据编辑工作，确保数据及格式的准确性。在大比例尺地图测绘中应用无人机技术时，首先要建立对应的数字表面模型DSM，使操作流程趋于规范化，最大程度降低人工操作导致的误差，进而确保工作的可靠性。根据实际需要，测绘系统能够自动生成DSM，在数据的影像下开展滤波处理，实现数据及影像格式的转化，进而进行接下来的操作。

4.5 补测操作

分析和处理无人机采集地形图数据的过程中，为了能够对未能测量到的地区进行补测，预先外业可以使用快拼影像。对于一些地形地势复杂的地区，无人机测绘也存在一定的难度时，可以有效结合人工测量和倾斜摄影测量两种方法，通过对无人机测量结果与人工测量结果的对比，提高测量数据的准确性，合理设置参数，根据操作规范进行，无人机测量能够有效满足大比例尺测量图关于精度的要求[4]。

5 无人机在今后测绘领域的发展方向及趋势

新时代的大背景下，信息技术同无人机的结合让其成为测绘领域的重要方式，得到了测量工作的广泛应用。并且无人机技术具有经济性强、续航时间长、操作简便、结果准确的优势，但是无人机技术仍存在诸多不足之处，一些难题仍亟需解决。

在测量过程中，无人机对于突发事件的处理能力十分重要，在复杂地形中，需要无人机具有较高的机动性能，能够适应复杂地形的环境。一些环境对于无人机要求较高，操作失误可能会导致其损坏。部分无人机受风力因素影响较大，这也导致测量结果出现误差。所以应加强对其适应能力的完善和研究。无人机抗风能力及环境适应力得到了提升，测量领域的应用也会更进一步。其次，部分无人机承载力较差，传感器精度不佳，所以需要研究出先进的传感器，提升无人机承载力，进而确保无人机测量的准确度。

6 结语

综上所述，无人机技术在地形图测量中具有诸多优势，同传统测量方式相比灵活简便、效率和准确性更高。但是无人机技术在未来测量领域的应用中仍然存在一定的不足，所以在今后的研究中，应不断优化和完善无人机技术，为无人机在测量领域的普及提供动力，进而促进社会和经济的发展。