基于微型无人机航测大比例尺地形图的测绘

路 璐

(三和数码测绘地理信息技术有限公司，甘肃 天水 741000)

绘制大比例尺的地形图成本较高，且测绘精度和效率较低，因此亟需一种新型测绘技术。我国无人机技术发展迅速，其是一种航测平台，在测绘过程中可以有效避免测绘地形图受到负载地形的影响，准确获取难以拍摄的盲区资料，数据收集处理分析更加高效。

1 微型无人机摄影测量系统

无人机是一种航空器，可以反复利用，控制方式多样，其利用方式以遥控为主，能够完全脱离人的操控，自主完成相关任务。用于测绘的微型无人机有三种不同的测量系统，分别负责在空中采集图像，在地面完成微型无人机控制工作，在空中航测结束之后处理相关数据。微型无人机将无人机中各个部件进行了压缩，具备了与普通无人机完全相同的功能。负责在空中采集图像的微型无人机系统主要有三个部分，包括飞行平台、飞行控制系统、影像传感器，其中飞行平台种类众多，飞行效率较高，飞行距离较远。飞行控制系统是整个空中采集图像系统的核心，该系统由多个部分组成，负责控制飞行过程，管理无人机搭载设备，其作用是定位无人机位置，为无人机导航，借助该系统可直接掌握无人机的信息。影像传感器是无人机搭载的重要设备，用以完成地形图测绘任务，传感器选择的相机需根据实际任务情况确定[1]。

规划并设计好微型无人机航测航线是地面控制系统的主要工作。微型无人机在起飞和降落过程中需要利用此系统，无人机飞行任务结束后，其可将无人机拍摄的影像资料导出。

影像处理系统主要由两部分组成，即计算机工作站和摄影测量软件。无人机可以获得更小像幅的影像，覆盖的地面范围小，不同的影像间存在较大的重叠度，畸变程度较大[2]。

2 无人机航测技术的优势

2.1 应急反应能力强

大比例地形图绘制难度较高，容易受外界因素的影响，测量准确度难以保证。微型无人机的优势是使用方便、机体较小、容易控制速度，可以在短时间内开展工作，全程掌握航测过程。

2.2 适用范围广

无人机航测可保证航测人员安全，可完成复杂、危险性高的地形测量，提升测绘效率和质量。气候和云层对于无人机的影响较小，可显著提升测量精度[3]。

2.3 时效性强

无人机航测可准确获得实时数据，减少各项成本支出，数据采集无须提前安排，可随时进行，第一时间获得必要的数据支撑。

3 微型无人机测绘大比例尺地形图的应用

3.1 测量系统选择

测绘任务通常面积较小且较为分散，因此需选择微型无人机。该无人机专门用于完成摄影任务，有4个旋翼，操作简单，飞行安全性较高。飞行过程中需要事先设置好相应的程序，以实现微型无人机的自主飞行。可利用无线电作为媒介，远程控制微型无人机的飞行。微型无人机的主要设备包括摄影相机和用于稳定的三轴云台，其可以记录曝光点的位置信息并保存下来，便于后续处理。它具有自我保护功能，如果无人机的踩空人员没有下达任何指令，无人机就会悬停在空中，如果无人机电量较低，会直接原路返回、降落，操作十分便利，只需要按照说明书要求逐步进行操作即可[4]。

3.2 航线设计

航线设计过程中，要计算出单张影像可以覆盖的地面面积，计算过程需要利用两类数据：一是影像分辨率，二是地面分辨率。设计旁向的重叠度时，要按照35%的比例设计，保证每一条航线之间的间距为73 m。在设计航向重叠度时，需要按照65%的比例，将每个影像曝光点之间的距离控制在52.5 m。在设计航线时，必须充分考虑到这种微型无人机存在的飞行距离限制，站场和阀室设计方案要根据实际情况选择。

3.3 像控点测设

矩形是每一个阀室的主要形状，且每一个阀室的占地面积较小，需要在测量区域4个角的位置布置平面和高程像控点。要在精度方面满足像控点测量要求，即平面和高程误差必须保证控制在一定的范围内，前者不能超过地物点的1/5，后者不能超过1/10的等高距。测量像控点的过程中应采用网络RTK，需要至少测量3次，将3次结果的平均值计算出来，作为最终结果，单次测量结果不能用作最终的结果。

3.4 精度验证与统计

在本次作业过程中，航测区域数量为29个，经过航测得到的数据精度需要重新进行验证。精度验证主要从两个方面入手，即数学精度和地理精度。数学精度的验证是利用网络RTK，地理精度验证需要相关人员进行现场勘查。验证工作完成之后得出相关结果，地形图的各个要素表达较为正确，在取舍上较为合理，图面整体清晰度较高，完全符合测绘相关要求。

利用微型无人机进行摄影测量，得出的平面精度符合地形图测绘相关规范要求，但是高程可能无法满足精度要求，因此，高程数据只能采用实测方法，故暂时无法统计高程相关精度。在逐一验证每一个测量区域的精度之后，可以得出一个阶段性结论：在采集大比例尺地形图的点位要素过程中，虽然微型无人机可以起到一定的作用，但是在测绘大比例尺地形图的过程中，利用微型无人机技术难以得到准确的高程。

4 结语

测绘大比例尺地形图过程中，使用微型无人机航测还不够成熟。研究发现，制约微型无人机用于测绘的主要因素是高程精度较低，这一点在平地航测过程中体现得尤为明显。但是微型无人机用于小区域航测可以起到较好的效果，降低测绘所需成本，提高测绘效率，在规定工期内完成测绘任务。在野外测绘工作中，利用微型无人机技术无须测量过多的高程点和像控点，因此可以大大降低地物特征点的测量任务量。微型无人机与其他航测设备和系统相比，自动化程度较高，体积较小，易于携带[5]。

现阶段，微型无人机航测还存在较多不足，利用其绘测大比例地形图还不够成熟。但是微型无人机可以作为其他测量技术的一种重要辅助工具，发挥其突出优势，形成技术互补。随着无人机技术的持续发展及电子科技技术的不断突破，微型无人机在大比例地形图测绘中的发展前景将更为广阔。