无人机航空测量技术在地形测绘中的应用

孙时钟

（广西壮族自治区地理信息测绘院，广西 柳州 545006）

在二十一世纪的今天，为了提高测绘的准确性，工作中我们用到的测绘仪器有全站型电子测距仪（全站仪）、经纬仪、RTKGPS等，这些基本能保证测量点的相关要求，缺点在于时间长、人工成本较高。目前跟随社会的大力发展，大数据技术的引导，采用无人机技术测量作业比较先进，它的应用得到更多测量工作人员的认可及关注[1]。无人机测量在工作上取得了较大的成就，同时也减轻了很多复杂的工作量，在未来的发展中,无人机高空测量工作广泛应用于地形图测绘作业上，无人机在地形图测绘测量过程中不仅仅提高了精准度，简化了操作流程，还尽可能地降低了操作中的误差并且很大程度上减少了工作量，让地形测量技术得以快速延伸，而且还成为地形图测量最佳方法。但是在实践中，因操作技术和环境的搅扰所以需要在差异方面调整，无人机在地形图测绘中得到了良好的广泛运用空间。

1.无人机测绘

任何工程都离不开测绘，例如无人机在地形图测绘过程中实用性非常强烈。随着数字化信息时代的展开，3S科技（遥感技术、地理信息系统、和全球定位系统的统称）、数字通信科技、数码相机科技、自动控制技术等的到来，高空测量技术采用无人机在他们的基础上增添了一道闪亮的光环，高空摄影技术同时也得到了良好的改善，需求量不断的增加，该技术也应用到了民用领域的各大行业，它可以应用于遥感测绘、灾害预测与评估、环保监测、电力巡检、水利监测、城市规划等领域，给社会相关行业带来了便捷、实惠、经济、高速的发展领域。无人机测绘技术是现代测绘领域发展之下所形成的新技术，其主要是通过在空中俯视的拍摄角度，可以完成比较大空间范围的航空摄影，所以近年来被测绘领域所喜爱，并且大范围的应用到实际测绘工作中。该技术的优势就是广角测量与多样化测量，可以大幅提升测量的质量和效率。从实际情况分析，航空摄影测量是利用飞机等飞行设备，安装固定航摄仪器沿着预定的轨道飞行并且完成航空拍摄任务。在航测仪器运行中，可以对于地面的遥感旋转影响进行连续性的采集，保证各个控制点都被准确地测量和记录，然后接收信号的工作人员通过设备可以直接生成三维立体模型，最终可以得到成图的产品。不同发展时期内的航空摄影工作的工作以及工作方式有一定的差异，获取的数据信息应用价值也不同。比如从实际测绘位置方面分析，高空摄影测量主要分为内业与外业两个模式，前者是获取各种图像，然后进行信息提取、像片控制点联测统一调节等，后者则是根据使用的需要创建三维立体结构。

2.无人机航空摄影测量在地形图测绘中的发展

跟随地理科技产业的开展和应用技术的普遍宣传，城乡建设发展遥遥领先，遥感技术是目前地理信息领域的推广逻辑，从而取得了广大工作人员的认可和关注，无人机遥感航拍科技的出现为测绘领域数据的获取渠道输入了新鲜的血液，卫星遥感的优势毫无疑问，因此无人机航摄得到了国家测绘地理信息局积极推广及宣传[2]。无人机高空摄影测绘技术的工作体系已形成了测量系统的主要核心，各个体系紧密结合，其中电动装置系统及燃油系统是该技术的关键要素，测量系统是航空摄影测量技术的关键部分，也是无人机航空摄影对现代科技与技术的配合，同时展现出更多专业性的优点，主要有：“重量轻、体积小、反应迅速、飞行便捷、精度高的重要特点”。在我国往后的测绘工作近20年内的开拓路线为：“建设测绘强国、发展优质企业、检测地理国情、构建数字中国”。地理国情是国情的一部分。通过对地理空间和自然环境的反映和揭示一个国家的综合国情，所以，地理国情技术工作目前已成为国内测绘单位的关键工作，并在很长的时间段成为首要工作节点。地理国情监测平台顺势而生，不可言喻无人机的航空影像获取和遥感监测将得到极大的发挥。因此，国家测绘地理信息局最近几年屡次在全国各地举办低空无人机遥感航拍演练，同时率先让各个省级测绘单位优先使用，并推广到市县级单位，为此无人机遥感航拍在测绘范围得到快速发扬及推广。

3.无人机在地形图测绘中的优势和劣势

3.1 无人机在地形图测绘中的优势

一是提高地形图测量的效率。无人机在地形图测量中与最初使用传统的航拍飞机对比，其优点在于升空时间短、自重轻、体型小、摄影清晰、数据精准等特点，在起飞的同时不需要设计规划专业的起飞跑道就能正常运行，具有高强的灵活性和智能化，目前随着社会的进步及科学的发展，无人机遥感技术越来越普及，该设备的运营成本逐渐降低，操作流程越来越人性化，在以往的工作中，在测量工作开始前得设计制定起飞的路线，而使用无人机省下了较多的工作，只需现场查看飞行条件满足以后将可自动起飞，其工作效率高、测量精准、稳定性强，无论是高空航拍，还是低谷纵横测绘都能满足高强度的测量结果。使用此方法可获得更精准的有效数据，也是未经计算即完成具有真实性的一套整体数据，还能迅速获得低空0.05米～0.5米高差分辨率像素，这样能对后期处理数据提供合理的保障，同时还可以为后期团队对处理数据及高质量专业和图提供更好的服务，在现有基础上可完成比例1∶500地形图。其优点还具有无人机相比古老的航拍飞机飞行时速更持久，多个航点的地形测绘能一次性完成解决，还可以同时完成所有航拍工作。计算机技术与无人机结合可以为测绘工程提供保障的数据，如果在地面测绘时还能够实时测量的数据快速传输到大地，这样一来专业技术人员就能及时地处理好所有数据。起初的航拍飞机如果要传递数据时，只能在降落后才可以将采集的相关数据递交给专业技术人员处理，这样既耗时间还浪费人力。可想而知，使用无人机在处理数据时速度上非同一般。不仅能提高处理数据的速度，还能提传递高信息的时效。

二是增强地形图测量的可控性。无人机遥感系统的实际利用价值更高，可以有效地促进多个行业和领域的发展。这一技术的实用性非常高，可以有效地解决很多的技术与环境方面的问题，具备独特的主干系统，应用到数字化城市建设中有着重要的意义和价值。在某些特殊条件之下开展工作，容易受到环境的影响不能完成航空拍摄工作，比如在摄影过程中，有高山阻碍拍摄活动，此时不能使用传统的起降功能，可以利用无人机进行航拍作业，不会受到任何不利地形条件的限制可以快速地完成航空拍摄作业，从而可以提高测量的准确性和质量，还能够获取高精度的高空影像，是一种实用价值非常高的测绘技术。无人机技术可以完成动态监测，让测绘人员了解国土资源数量与质量，掌握分布情况，并且分析各个地区的变化趋势，做好资源开发和利用工作，展现出测绘工作的重要作用。测绘工作开展时，通常都会根据一般规定进行各项资源分布划分，因为这些资源属于不可再生的资源，开采环节如果没有采取必要的环保措施，会出现资源浪费、环境污染等严重问题，发布相关监管制度可以有效地避免发生胡乱开采的问题。通过无人机遥感技术进行监测，做好测绘工作，进而可以采取必要的措施防护存在乱开采的问题，也会使得地形图测量效率、质量得以有效的提升[3]。

三是扩大地形图测量的范围。因为测量工作地理条件有些较为复杂，通过传统方式并不能准确地掌握周边环境的信息，要想消除这一方面的问题，提高地理信息精确度是非常有必要的。工作人员通过合理地使用无人机收集信息筛选处理，然后给后续检查提供基础。在设计环节，应该做好测绘地点控制目标分析和研究，保证测绘工作掌握周边具体环境。无人机遥感技术在测绘中，工作范围比较大，随时掌握和了解地形条件信息，让技术人员准确获取设计图。对于复杂的地形条件来说，可以直接掌握相应的地物影像信息，收集各项数据信息，给今后的项目开展提供必要的基础条件。无人机测量工作时需要符合《低空数字航空摄影测量内业规范》CH/Z3003-2010 1∶500、1∶1000、1∶2000大比例尺成图精度要求。在具体测绘环节，需要结合要测量的主体，调整必要的采集数据方式，以更好地实现测绘范围的扩大和使用。通常来说，可以分为自动加密信息和手动采集部分。在手动采集环节，需要利用计算机自动化程序技术，工作人员结合具体的需要操控无人机，确定使用的数据信息。自动加密是把收集内的数据自动地存储到设备内，达到安全、有效的要求。测绘工作正在进行中，最为关键的就是要达到测绘工作的效果，比如在出现紧急事件后，为了能够避免事件产生严重的负面影响，可以通过无人机获取分辨率较高的数字信息摄像以及高精度数据信息，进而可以形成三维景观模型与三维正射投影图，且能够在设备内自动生成二维、三维资料，测量工作人员效率得以提升，最终的数据结果也更加的准确。

3.2 无人机在地形图测绘中的劣势

采用无人机航空测绘技术虽有许多优势，但是在目前的应用中，还有很多不足之处难以根除。因为外部因素的干扰和影响，比如测区范围的高度、天气状态、拍摄时影像重叠、航线设定是否符合要求等，无人机航测质量水平与这些因素存在着必然的联系。因此，为了防止发生这些问题，需要测量人员选择合适的天气状态，详细计算确定高度、航线等信息，可以保证测量精度。其次，测量工作人员还要定期检查设备是否能正常使用，确保无人机摄影的质量过关。

4.结语

为了能够更好地将无人机在地形图测绘中进行应用，应该在技术上加强提升无人机的核心性能，提高风荷载的抵抗力，不过为了达到更精准的测量数据，最好不要在能见度低、风力强及大雾天气使用，选择天气较好时再使用该设备更能发挥出其中的功能。采用无人机遥感技术测量的技术能够提高测绘工程的控制性，地形图测量有必要的防护性措施，保证地形图测量效率、质量都得到提升。