测绘工程中无人机的应用流程及要点研究

闫鸿铎

（广西尺度测绘地理信息有限公司，广西 南宁 530023）

随着现代科技的迅猛发展，无人机技术已经走出实验室，融入了众多领域，其中测绘工程领域尤为引人注目。传统测绘方法在效率和成本上面临着一些限制，而无人机以其高效、灵活和准确的特点，为测绘工程带来了全新的可能性。在复杂多变的地形环境中，无人机可以高效获取空中数据，为土地测绘、地形建模、资源管理等提供精确数据支持[1]。本文将探讨无人机在测绘工程中的应用流程及关键要点，旨在深入了解无人机技术在测绘领域的崭新应用，为未来测绘工作提供更加智能、高效的解决方案。

1 航拍技术要点

航拍技术的优越性在于它的高效性和全面性，然而要发挥其优势，合理的航线规划、飞行高度的控制以及航拍时间的安排都是至关重要的，这些要点相互协作，共同保障着无人机航拍的质量和效果。在航线规划阶段，需要根据测绘工程的实际需求和地形特点，合理规划飞行航线，确保数据能够全面覆盖目标区域。综合考虑地形起伏、自然障碍物以及安全飞行的要求，确定飞行路径的设计，以达到最佳的数据采集效果。同时，合理的航线规划也可以最大程度地减少航拍过程中的时间和能源浪费，提高工作效率。飞行高度的选择直接影响着图像的分辨率和数据的精度。对于地形复杂的区域，需要根据地物的高度和特点进行相应的调整。过高的飞行高度可能会造成数据缺失，而过低的飞行高度则容易引发碰撞风险。因此，在飞行前需要对目标区域的地形进行详细分析，合理选择飞行高度，以保证图像的质量和数据的准确性。不同时间段的光照、气象条件等都会对航拍结果产生影响。选择在光线充足、天气稳定的时段进行航拍，可以获得更清晰、更准确的图像数据。同时，航拍时间的安排还需要兼顾飞行器的电量、任务的紧急程度等因素，确保航拍任务的顺利进行。

2 无人机测绘遥感系统技术要点

在无人机应用流程中，无人机测绘遥感系统技术的要点涵盖了多个关键的方面，从传感器的选择到数据的处理，每一个环节都直接影响着测绘数据的质量和准确性。在选择传感器时，需要综合考虑测绘任务的特点、要求以及环境条件。例如，对于地形复杂的区域，选择分辨率较高的小型数码相机可以获取更为精细的图像数据，而对于大范围的测绘任务，选择多光谱传感器可以获取更多的地物信息[2]。此外，传感器的校准和定标也是确保数据准确性的关键步骤，只有在传感器准确可靠的基础上，才能获得具有实际应用价值的测绘数据。在无人机航拍过程中，设备的稳定性和自动化程度会直接影响数据采集的效率和质量。现代的无人机配备了先进的自动驾驶系统和飞控设备，能够实现高度自主的飞行和数据采集。无人机的飞行高度和速度也需要根据具体情况进行合理的设定，以确保获取的图像数据具有足够的重叠度和覆盖范围，以支持后续的数据处理和分析工作。此外，通过对采集到的图像数据进行拼接、纠正、校正等一系列处理，可以生成高质量的测绘数据产品。在这个过程中，准确的定位和匹配技术能够保证不同航片之间的图像精准叠加，而数字影像处理技术能够消除图像失真和色差，提升数据的可用性和准确性。

3 航摄准备要点

航摄准备涵盖了一系列重要要点，从搭载设备到飞行路线规划，每一个环节都直接影响着航拍的效果和数据质量。在现代测绘中，CCD 数码相机和激光扫描仪等设备成为常见的选择。数码相机能够捕捉高分辨率的图像，而激光扫描仪则可以获取地面的三维点云数据。通过合理选择和搭载这些设备，无人机可以实现多源数据的采集，从而更准确地还原地表特征。在航摄准备过程中，需要设置像控标记点以提供空间定位的参考。像控标记点的设置通常基于测绘目标的地形和地貌，以及测绘精度要求。这些标记点可以通过GPS 定位或其他测量方法精确布设，用于校正图像的定位误差。通过对标记点的精确控制，可以使测绘数据具有更高的准确性和稳定性。同时，飞行路线的规划需要考虑到测绘区域的地形、障碍物和安全因素，以确保无人机飞行的安全和稳定。飞行高度的设定需要根据任务需求和数据分辨率来确定，过低的高度可能导致数据质量不足，而过高的高度则可能丧失细节信息。通过合理规划飞行路线和高度，可以最大限度地实现数据的全面采集和高质量获取。在航摄准备阶段还需要考虑数据采集的时间窗口和气象条件。选择适宜的飞行时间可以减少对光照和阴影的影响，从而提高图像的质量[3]。此外，了解当地的气象条件可以帮助选择飞行的合适时机，避免恶劣天气对数据采集的干扰。

4 外业采集流程要点

外业采集直接关系到后续数据处理和测绘结果的质量。在外业采集流程中，严格遵循规范流程和技术要点是确保测绘成功的关键。首先，在外业采集中，航向和旁向的重叠度是需要明确控制的重要参数。航向重叠度和旁向重叠度的设定会影响数据的立体重建效果和精度。通常情况下，航向重叠度应在70%～90%，旁向重叠度应在30%以上，这样可以确保相邻图像之间有足够的共同区域，便于后续的匹配和融合。其次，在外业采集中，摄影参数的控制也至关重要。摄影参数包括焦距、飞行高度和分辨率等，它们会直接影响到图像的质量和地面特征的提取。合理的焦距选择可以保证图像清晰度和分辨率的平衡，而飞行高度的设定需要根据地形和目标特征来确定，以确保图像能够捕捉到所需信息。此外，分辨率的控制也需要根据测绘任务的要求来设定，较高的分辨率可以捕捉更多细节，但也会增加数据处理的难度。同时飞行路线和定点拍照位置的设定也需要精心安排。飞行路线的规划要考虑地形、障碍物和安全因素，以确保无人机能够平稳飞行并获取全面的数据。定点拍照位置的选择需要根据测绘目标和数据需求来确定，关键地点的拍照可以提供更精确的定位信息，有助于后续的数据处理和分析。

5 数据处理要点

数据处理直接决定了测绘结果的质量和准确性。在数据处理阶段，我们需要采取一系列措施，以确保获取的数据能够被准确地转化为有用的信息。首先，建立测量区域控制网是数据处理的基础。这意味着我们需要将采集的信息数据传输至计算机终端，并根据地理坐标系统建立起一套合理的控制网，以便后续的数据处理和分析。控制网的建立需要考虑测量精度和数据的空间分布，以确保每个数据点都能够被正确地定位。其次，数据矢量化和校核是确保数据准确性的重要步骤。通过对信息数据进行矢量化处理，可以将其转化为具有空间坐标的矢量要素，从而方便后续的地理信息系统（GIS）分析。同时，校核数据的准确性也至关重要，可以通过与现实场景进行对比，或者与其他已知数据进行比对，以排除可能的误差。此外，数据滤波处理也是优化测绘结果的重要手段。无人机在飞行过程中可能受到风力、震动等因素的影响，导致获取的数据出现噪声。为了去除这些噪声，可以采用滤波算法对数据进行平滑处理，从而得到更加平稳的测量结果。关键处理技术的应用也能够对测绘结果进行优化。例如，PPK 技术、DOM 技术和CCM 技术等都可以在数据处理过程中发挥重要作用。PPK 技术可以提高定位精度，DOM 技术可以对图像进行剪裁和处理，CCM 技术可以纠正图像的色差和畸变。选择合适的处理技术可以有效地提高数据处理的效率和准确性。

6 分析测绘结果要点

在分析测绘结果时，我们需要采取一系列要点，以获得准确的评估和有意义的结论。

结合全球导航卫星系统（GNSS）和实时动态定位技术（RTK），我们可以进行实地验证，校准地形高程点的精度[4]。通过与实际地形进行比对，我们可以了解测绘数据与现实场景的吻合程度，从而判断测绘数据的准确性。这种实地检测可以有效地排除误差，并进一步提高测绘结果的可靠性。分析结果需要考虑多个因素，包括测绘精度、地形特征和数据的一致性。我们可以借助地理信息系统（GIS）等工具，对测绘数据进行空间分析，以确定数据的分布情况和特征。同时，还可以通过制作高程等值线图和地形图，直观地展示测绘数据的变化趋势和地形特征。分析结果还应结合工程实际和决策需求，得出有意义的结论。例如，我们可以根据测绘数据分析地形高低变化，为工程规划和设计提供参考。如果测绘数据涉及植被覆盖情况，我们可以评估植被的分布密度和类型，为环境保护和生态恢复提供依据。分析测绘结果还有助于发现潜在问题和优化方案。例如，如果测绘数据与实际地形存在较大偏差，我们可以通过进一步的校正和数据处理来提高数据的准确性。如果测绘数据反映了某些地区的异常情况，我们可以深入分析其原因，并在后续工程中采取相应的措施。

7 精确定位和导航要点

精确定位和导航决定了无人机的位置和航向信息的准确性，直接影响了测绘数据的质量和测绘任务的成功。GPS 系统通过卫星信号来确定无人机的位置，为测绘任务提供了空间坐标的基础数据。然而，要确保测绘数据的精确性，需要考虑到卫星信号的误差，包括钟差、大气层影响和多路径效应等。因此，精确的GPS 接收器和差分GPS 技术的应用变得至关重要。差分GPS 技术可以通过与参考站进行实时通信，校正卫星信号误差，提高位置测量的准确性，特别是在遥远地区或信号较差的情况下。RTK 技术通过使用基准站和移动接收器来提供高精度的位置信息。基准站位于已知坐标的位置上，而移动接收器搭载在无人机上。基准站和移动接收器之间的通信允许实时校正卫星信号误差，实现厘米级的位置精度。这对于需要高精度测绘数据的应用尤其重要，如地形建模和土地测绘。惯性导航系统使用加速度计和陀螺仪等传感器来测量无人机的加速度和角速度，从而计算出其运动轨迹。虽然惯性导航系统不依赖于外部信号，但随着时间的推移，误差会累积，导致定位不准确。因此，通常将GPS 和RTK与惯性导航系统相结合，以实现高精度的位置和航向测量。

8 安全和法规要点

安全和法规在无人机测绘工程中既是保障飞行安全的基石，也是确保合法合规操作的关键。我国针对无人机的使用制定了一系列法规和规定，以确保飞行的合法性和安全性。操作者必须了解并严格遵守这些法规，包括飞行高度限制、飞行时间限制、禁飞区域和敏感区域的规定等。同时，必须获得相应的无人机飞行许可证，并确保许可证的合法有效。违反航空法规可能会导致严重的法律后果，包括罚款和刑事责任。为了确保飞行的安全性，政府和民航部门设立了飞行限制区域，通常包括机场、军事设施、城市区域和其他特殊区域。无人机操作者必须事先了解并遵守这些限制，避免进入禁飞区域[5]。在飞行前，应当使用无人机航拍规划工具和航拍规划软件，确认飞行路径和区域是否受到限制，以确保飞行的合法性和安全性。操作者需要充分评估飞行环境，包括天气条件、风速和风向、天空障碍物和其他潜在风险因素。在飞行计划中应包括飞行前的安全检查、应急措施和失控情况下的飞行终止计划。此外，飞行中需要不断监测无人机的状态和性能，确保其正常运行。飞行过程中的风险识别和应对能力将直接影响飞行的安全性。

9 结语

综上所述，无人机在测绘工程中的应用流程及关键要点已得到详尽阐述。其快速响应能力、广阔测量范围、高时效性和低成本等优势，为测绘领域带来了革命性变革。随着技术不断发展，我们可以预见无人机在测绘工程中的应用将继续深化，其在高精度测绘、智能数据处理等方面的潜力还未完全发掘。未来，随着无人机技术的不断成熟和完善，我们有理由相信，无人机将更好地满足测绘工程领域的需求，推动该领域向着更加精准、高效、智能的方向迈进。同时，我们期待无人机在更广泛领域的探索，为地理信息、城市规划、环境监测等提供更多创新解决方案，为人类社会的可持续发展做出更大贡献。