无人机在测制大比例尺地形图时的优势

万大进

（贵阳市测绘院，贵州 贵阳 550001）

大比例尺地形图指比例尺在1:500~1:10万之间的地形图，广泛用于城市规划与管理、自然资源规划与管理、工厂或矿山设计与施工、桥梁或道路设计与施工等各行各业。因此，大比例尺地形图的测制在国家建设、经济发展中有着举足轻重的作用，常常是“项目未动，测图先行”。同时，现今地形图数据建库已是大势所趋，这也对地形图数据的现势性提出了更高的要求，对大比例尺地形图的持续更新是一件必不可少且需要长期保持的任务。

大比例尺地形图的更新工作同时也是国家的一项非常重要的基础工作，是关系到民生的公益性事业。一般来说，此项工作都由国家专门的事业性测绘单位完成。但是，由于单位性质的特殊性，除了更新基础测绘数据，测绘单位往往还有其他工作需完成，所以，如何高效率、高质量地对大比例尺地形图进行更新是承担更新任务的测绘单位应当破解的难题。在经济飞速发展的今天，城市地形地貌的变化也日新月异，传统的测绘方法可说是捉襟见肘，测绘单位亟需寻求一种能与时俱进的方法来突破现状。而测绘无人机的出现无疑给我们带来了新的希望。

一直以来，测绘对于国家与行业的发展都非常重要，传统大比例尺地形图的测绘方法，大多采用全站仪、GPS-RTK等仪器设备，由测绘工作人员到野外进行实地操作，而后与内业机助制图系统相结合，是一套从野外数据采集到内业成图处理的全过程的、高自动化和数字化的全野外数字测图系统，具有高机动化、成图精度高、全数字化、数据完整性高等优点，是地形图测绘中不可或缺的一种方法。但是，在测绘条件不佳时，则需测绘工作人员跋山涉水、手提肩扛，甚至冒着生命危险来进行工作。大大地受到环境因素的制约，且效率较低、成本较高，大型测绘项目往往需投入较多的人力物力，同时工期耗时较长。这种方法受到地理环境、气候条件的限制很大，测绘过程中作业效率无法得到保障。

近年来，随着通信、飞控、传感、导航等各类软硬件技术的快速发展，无人机产业迎来了迅猛增长，测绘型无人机的出现，意味着测绘行业的革命也悄无声息的一步步到来，我国的测绘单位正面临着巨大的挑战。相关数据显示，截至2019年我国测绘无人机数量已超过2000架，行业从业人员接近40万，无人机测绘市场成长为200亿民用无人机市场的重要组成。靠着各方面的优势加持，测绘无人机已引发热潮。利用无人机进行大比例尺地形图的绘制已然成为测绘地理信息行业的发展趋势，它将带给测绘单位新的思考，在市场竞争中也给测绘单位带来新的优势。无人机的出现，对传统测绘方法无疑是一个巨大的冲击。

与传统测绘方法相比，无人机测绘具有以下优点：

1 效率高

大比例尺地形图的测绘，传统的全野外数字测图需要测绘工作人员使用全站仪、GPS-RTK等设备徒步逐个采集地形碎部点，遇到复杂的地形，还需人工勾画草图，虽然现在的新型全站仪普遍搭载免棱镜测量模式，大多情况下无须人工架设测杆即可采集大部分测量点，但在一些特殊环境下仍需人工立杆，测量过程中存在许多不便之处；GPS-RTK的测量条件限制则更多，对环境的要求非常高，在许多地形环境都无法接收足够卫星信号，无法得到固定解坐标。传统测绘方法中每一个点的外业采集均需人工用测量仪器一个一个去完成，经常需要至少两人配合才能完成工作，规模稍小的测绘单位根本无法承接大型项目，规模大的单位也需要投入巨大的人力物力才能完成大型项目，常常得不偿失，利润极低。因此由于传统测绘效率低、成图慢、工期长的特点，常常无法给测绘单位带来高额的利润，也无法最大限度满足甲方单位需求。

航空摄影技术虽然能大范围进行测图，然而由于只能得到测区的正射影像图，且飞行高度较高，局限性非常大，基本无法满足1:500比例尺地形图以及更大比例尺的地形图的精度要求，而测绘无人机的出现则打破了这种限制，现在的测绘无人机可同时搭载多台传感器，飞行中可同时从垂直方向和侧面多角度采集测区影像，其灵活性和可操作性使测区基本没有死角，获得的全方位影像数据可通过专业数据处理软件处理成数字三维模型，进而通过内业软件可以处理得到大比例尺地形图成果，而且成果的平面精度颇高。整个作业过程仅需人工布置少量外业像控点，操控无人机采集测区影像数据，内业处理影像数据，最后再外业巡视测区内较为复杂的片区，采集适量地形点来复核高程值即可，而且仅需数名作业人员即可完成大面积的测绘工作。无人机测绘大大缩短了作业工期，且解决了地形环境复杂、气候条件困难造成的人工测绘难度高甚至无法测绘的问题，效率和可靠性更高，能最大程度地满足甲方单位的需求。

2 测绘成本低

在测绘区域较大，环境较为复杂时，传统测绘往往需要投入大量的人力和物力才能保障工程进度，进场前就需要进行很多前期准备，在测绘过程中，需要投入多个测量小组使用多台仪器设备同时作业，还需配备多台车辆来解决后勤问题，且工期往往较长，如在异地，住宿和餐饮的成本也不可低估。整个项目测绘下来，成本预算往往不能得到有效控制，利润的提升空间非常有限。

而新兴的无人机测绘方式将有效地解决上述问题，现阶段某些无人机续航已可持续90min，如此长的飞行时间里一架无人机在一次航飞中就可采集巨量影像数据，覆盖面积可达数个平方公里，在作业效率大大提高的同时，还将大幅降低生产成本。整个作业过程仅需寥寥数人、一架无人机、一台GPS用来布置像控点，数台电脑用来进行内业处理便可完成，成本远远低于传统人工测绘，在竞争中更具价格优势。因此，无人机的应用可以大幅降低测绘成本预算，大幅提高利润。

3 安全性高

传统测绘中，受限于测区自然地理条件，加上测绘过程中需要作业人员亲自走到、看到，因此，即便在安全生产意识加强的今天，作业人员万般小心的情况下，在野外采集数据时仍难免不时有安全事故发生。

无人机测绘生产过程中，虽也存在空中管制问题，但只要严格遵守当地相关管制规定，仅在准飞区域由具有驾驶资格的人员严格按照无人机操作说明书飞行，基本不会存在安全问题。因此，相较于传统人工测绘，无人机测绘具有更高的安全性，作业人员的人身安全将得到更大的保障。

案例：某测区地处高原，城郊约25km2，有山地、农田、湖泊及部分居民区。

人工测绘预算：

20人人工测绘需约20d，换成5人工作量约为80d；每人日薪及差旅补助200元，共需约8万元。

无人机航测预算：

外业2d，4人参与内业数据处理共需约10d出图，每人日薪及差旅补助200元，共需约8000元。

由此可得结论：

（1）产生的成本费用：无人机航测费用仅仅是人工测绘费用的1/10左右，这还没有计算仪器设备成本，否则更加不堪设想。

（2）项目工期：无人机航测工期仅仅是人工测绘的1/2，且参与人数更少，若二者参与人数一样，无人机航测工期更将成倍缩短。

（3）项目投入人员：本项目中，人工测绘投入人员为无人机航测投入人员5倍之多，意味着人工测绘的单位将支付更多的薪水，且人多造成平时的管理更加费力。

（4）精度质量：由于测绘工作中成图精度受人为因素影像非常大，认真负责的作业人员制图往往质量更高，可以让甲方更加满意；粗心不负责的人绘制的部分常常导致项目整体质量下降，造成集体返工甚至后继项目流失。无人机航测仅需少量务实能干的工作人员即可高效完成，在项目的质量控制中更具备优势，常常可以达到甚至超过项目预期标准，从而能得到甲方认可并获得更多后续项目，对测绘单位的发展更有助力。

（5）企业发展及效益：由于无人机航测费用低、工期短，可以使测绘单位迅速扩大5~20倍的业务量和效益，且无须投入大量人工，在大型项目上更具竞争优势，可同时承接更多项目，更有机会发展为行业领先者。

（6）无人机航测可获得整个区域的正射影像实景图，从而使规划工作更加具体，非专业人员也能轻易看懂，在项目汇报时更能清楚说明问题。人工测绘只能获得专业数字线划图，用于专业人员使用，有时不能满足甲方的要求。

4 结语

在经济、科技发展日新月异的今天，测绘市场的竞争也愈加激烈，测绘单位若仍想依靠传统技术在市场中立足，无疑是一条绝路。只有掌握了新技术、新设备才能在如此残酷的市场竞争中拥有一席之地，而测绘无人机将成为测绘单位们最为强力的一把武器。

虽然无人机测绘拥有极多的优点，但国家在使用中仍需加强监管，而使用者也应当自觉遵守相关法律法规，做到规范使用。同时，由于在数据采集时更加便捷、快速、流通和开放，数据覆盖面广，无人机测绘数据面临一定的安全问题，测绘单位在使用过程中必须不断加大保密力度。随着无人机设备和数据处理软件的不断升级、不断优化，无人机测绘的作业方法也将不断成熟、先进。无人机虽不可能百分百取代传统测绘仪器，但我们可以通过二者结合互补的形式，充分发挥无人机的上述优点，开发出更多可能性，为测绘单位带来更优质的作业方式以及更丰厚的利润，为测绘从业者带来更高的回报，也为测绘行业带来新的变革。