浅谈无人机航空数字测量技术在地形测绘中的应用

王伶俐

摘 要： 随着测绘科技的不断更新与发展，传统的卫星遥感和航空航天摄影测量技术已经无法满足测绘需求，逐渐被新兴的无人机航空数字测量技术所取代。与传统的测量技术相比，无人机航测有着明显的优势，并逐渐获得了各个领域的认可，应用越来越广泛。基于此，本文简要分析了无人机航空数字测量系统的组成，并探讨了其在地形测绘中的应用特点，希望对无人机航测的深入研究有所帮助。

关键词： 无人机;航空数字测量;地形测绘;应用特点

【中图分类号】P231 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.40.037

引言：无人机产生于上世纪70年代，最初服务于军事领域，后来由于其独特的优势，应用领域扩展到民用与科研等领域。经过多年研究发展，无人机与航空摄影相结合而形成的无人机航空数字测量技术逐渐成为测绘行业发展方向。现阶段，该项技术经过不断更新完善，能够获取高分辨率的大比例尺地形图，弥补传统测量技术的不足，而且该技术成本低、操作灵活简便，受限因素少，已经成为测绘领域主流技術。

1 无人机航空数字测量系统简析

无人机航测系统的工作原理是通过无人机搭载数码相机，在目标区域上空航拍获取影像数据信息，然后对这些影像数据进行后期处理，最终形成清晰易懂的地形图、影像图及模型等产品。

现阶段，无人机航测系统主要由飞行平台系统、飞行控制系统、任务设备、数据传输系统组成。飞行平台系统主要有机体、电源、推进系统和自动驾驶系统等组成，是整个系统的基础所在。飞行控制系统主要包含机载和地面两部分，主要任务是控制着无人机的运行轨迹和飞行姿态。任务设备则是与拍摄相关的各种传感器，主要包含非量测相机和倾斜摄影相机。数据传输系统包含空中和地面两部分，主要任务是与地面的联络和信息的传送、反馈。

2 无人机航空数字测量技术在地形测绘应用中的特点分析

2.1 优势分析

无人机航空数字测量的技术特点从两方面阐述，即优势与劣势。优势方面，与传统的测量方法相比，无人机航测有自身独有的明显优点。首先，机动灵活、安全性高。无人机自身结构不复杂，作业方式比较灵活，打破空间限制，能够快速抵达目的地。尤其是在一些地形复杂、危险系数较高的地区，无人机也能正常高效工作，这可以有效的避免人员伤亡事故的发生。另外，与传统的的的航空机相比较，无人机起降非常方便。在测量地形比较复杂的地区或人员、建筑物较多的城市时，该优势会极为明显的体现出来。

其次，受限因素较少。现阶段的无人机对起降场地几乎可以说是没有要求，只要上方无遮挡就行，而且无人机飞行的高度较低，一般在云层下方飞行，因此无人机航测时几乎不受气候条件的影响。

再者，经济实惠，操作简单。随着信息技术的不断更新发展，无人机技术也在不断的完善发展，与之相关的各种设备不仅数量增多，而且质量也不断提升。当前，智能化和自动化技术在各个领域内的应用越来越广泛，无人机领域也不例外。无人机的操作也变得智能化、自动化，功能多元化，地面站飞控软件具有自我监视、自我示警、自我诊断、自我维护功能，可以有效的降低故障的发生，将损失降到最低。且无人机的操作也变得越来越简便，不需要太过高深复杂的技能，工作人员经过短期培训就可上岗。无人机的使用寿命较长，设备的维修也比较简单，维护成本较低，几乎没有额外费用。

最后，获取的影像数据质量高，时效性强。无人机在进行数据采集时常常搭载可见光相机或高分辨率光学传感器，能够快速实时获取所想要的信息，采集到的影像数据分辨率高，较为清晰。另外，目前无人机可以低空正对摄影，也可以低空倾斜摄影，这两种摄影方式的结合可以在短时间内获取地形的全貌，实用性较强。

2.2 劣势分析

无人机航测虽然有很多优势，但也存在一些弊端。目前无人机航测的弊端主要有飞行姿态稳定性差、影像像幅小重叠度大、搭载的相机质量差等。首先，飞行姿态不稳问题。传统的航拍受气流的影响较小，飞行姿态较稳定，在这方面占据了优势。但是无人机由于其自身的原因，在低空飞行时受气流的影响较大，飞行姿态常常不稳，尤其是在有风的天气中稳定性更差。飞行不稳容易对航摄的影像质量和精确度产生不利影响，影像很容易重叠扭曲，增加了拍摄量，降低了工作效率。

其次，影像像幅小、基高比小问题。影像像幅的大小直接影响到胶片的尺寸，像幅小则胶片尺寸小，反之亦然。同时，像幅的大小与航摄基线的长度成正比关系。像幅小则航摄的基线长度较短，基高比也小，这使得测算精度也变得较低，影像覆盖的拍摄面也变得小。当像幅小时，未完成目标地形的测绘，则拍摄量加大，后期影像处理工作量也随之加大。与传统的航测像幅相比，无人机的像幅要小很多倍，这意味着无人机航测的整个工作量要比其大很多，费的时间精力较多。

最后，搭载的相机质量差问题。无人机由于其自身结构简单，飞行平台无法搭载质量大的专业量测相机，只能搭载质量较轻的非量测相机。与专业量测数码相机相比，非量测相机有很多不利之处。非量测相机性能低，具有的功能少，无法进行解析计算，而且还需要人工校验和标定。如果工作人员在校验和标定中出现了失误，则影像的精度会降低，直接关系到信息的有效性。

结语：随着科技的不断发展，测绘无人机的优势也变得更加明显，在地形测绘中的作用也越来越大。相信在不久的将来，无人机航测会取代传统的测绘数据采集手段，为数字化城市和智慧城市的建设奠定坚实的数据基础。

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