无人机航测及地理信息技术在地形测绘中运用分析

秦茜

（北海市地理信息测绘中心，广西 北海 536000）

0 引言

无人机航测作为一种新型技术，能够与传统技术结合运用，提升地形测绘工作效率，使测绘人员高质量的完成作业。当前，该技术普遍运用在大比例尺地形图测绘及建筑物3D 建模等方面，可促进现代城市发展。然而在实践运用过程中，存在一系列问题对地形测绘工作造成影响，因此，对无人机航测技术在地形测绘中的具体运用展开研究具有重要实践价值。

1 无人机航测及地理信息技术

1.1 无人机技术

无人机航测技术是指借助飞行器替代人工的一种测绘方式，也称作空中摄影测量。该技术与传统测绘方式不同，具有明显的效率优势，同时提升测绘数据的准确性。①无人机航测技术在作业过程中无须沿用传统的方式设立单独场所。②在测绘作业前无须提前架设仪器，在使用期间的辐射和噪音较小。避免对技术人员身心健康造成影响。③无人机航测技术的自动化水平不断攀升，利用计算机可进行数据信息处理，无人机技术在测量过程中可有效避免人为误操作影响，使技术得到良好的运用。

该技术在作业过程中需要利用航空摄影测量设备、光电传感器、全球定位系统等。其中，航空摄影设备中包括相机、CCD 摄像设备、图像传感器等。全球定位系统主要对测量区域进行精准划分[1]。光电传感器可在飞行过程中拍摄图像和GPS 信息。在无人机中安装以上设备即可开展地形测绘工作，对区域内的地形信息进行记录，可有效实现精准测绘、自动处理数据等。

该技术在运用过程中主要分为以下步骤：①依据具体的测绘任务需求选择无人机类型，其飞行高度需要根据测绘区域的实际情况进行设计，通常情况下常运用中小型无人机开展测绘作业。②无人机航测通常根据旁向航线设计。③明确相控点数量、位置、飞行高度等信息用以设置航拍参数。拍摄时选择合理的角度和时间。

1.2 地理信息技术

该技术作为一种综合技术，具备全球定位、图像采集、综合遥感等功能，主要利用交会原理对物体位置进行监控，进而实现精准定位，利用遥感技术辅助，和各类操控设备的使用，可随时收集区域内的地理信息，进而使遥感数据更加准确。利用以上功能的相互结合，可对不同地理位置的地形展开测绘工作，提升野外作业效率和数据精度，降低误差，有效提高地形测绘的准确度。

2 无人机航测在地形测绘中的具体运用

2.1 前期准备

2.1.1 测量技术准备

无人机航测技术便捷、高效，能够满足不同地形的测绘需求，其为地形测绘工作提供了新的发展契机。该技术利用卫星传输信号开展作业。所以，在实际运用过程中易受到电磁、恶劣天气等因素的干扰，使无人机测绘数据的精准度下降。对此，技术人员需要在测绘前做好准备工作，根据各项规定实行操作，进而降低数据误差。首先，对测绘地块进行实地调查，对地貌、地形等情况充分了解。其次，做好设备准备工作，无人机航测系统由控制设备、摄影系统、起飞平台等构成，在实际运用过程中，控制设备对无人机航测系统性能起到重要影响，需要科学利用安装方法，进而准确获取待测区域的遥感影像数据，为无人机航测系统提供可参考的数据信息。最后，重视各环节的准备工作提升无人机航测系统的各项性能，进而使航测系统质量得到提升。其主要包括以下3 点。

（1）对航线的设计检查。该技术在低空测量时，需要合理设计航线，对拍摄位置和航线进行明确。才能够降低测量误差，将整体航线视作一个整体。再将相机固定在指定位置拍摄，进而提升测量的准确性[2]。

（2）处理与分析数据。在运用该技术过程中，需要对收集到的影像数据进行处理和分析，总结出地形特征，为后续工作提供参考。不仅需要合理选择控制点，对其进行精准标定。还需要科学调整摄影参数，利用内业处理数据。

（3）技术人员需要对待测区域内的植物、地形、地貌等进行掌握，才能够灵活调整航测参数，提升测量数据的准确性。

2.1.2 仪器准备

（1）利用专业的无人机航测系统即可对测量数据和信息进行处理，以此提升无人机航测系统的自动化程度和稳定性。设备在低空测量时会受到风速、天气等因素的干扰。导致测量数据不准确。对此为提升无人机航测数据的精确度，需要技术人员在测量前进行科学调试。

（2）无人机航测系统具备自动化功能，可实现自动摄影测量和自动返航，利用GPS 接收机、控制系统等设备实现高效作业。人员在测绘前需要充分了解各类仪器的功能，保障测绘质量，进而为后续工作开展提供准确的数据支撑。

（3）测绘仪器设备主要具备以下功能：在待测区域的起降平台能够自动升降，并对整个区域进行实时监控，在低空测量期间对各项数据进行记录。

2.2 数据采集

2.2.1 设置飞行高度

无人机航测及地理信息技术在实践过程中能够进行大比例尺地形图测绘。同时保障测量的安全性，提升测绘效率及质量，所以，该技术在地形测绘中获得广泛运用。在实践运用过程中，应根据项目的实际情况科学选择飞行方式和航线。

在应用该技术时，应充分考量具体的地形特点，根据实际测量需求确定飞行高度，把控飞行速度。若是地形特征较为复杂，可采用低空、大范围的测量方式，确保测绘效果的准确性。而若是地形平坦的区域，则可选择高速飞行的方式，提升测绘效率。例如，在测量某地块时，相关人员设置1/8000m 的航飞方式，使测绘数据更加可靠。

2.2.2 规划正确航线

在测量工作开始前，技术人员应规划航飞路线，再根据实际情况选择设备型号和飞行方式，确保设备的高效运行。设计时应保障航飞路线对飞行区域进行全面覆盖，避免产生盲区。航线规划工作应根据实际地形特征开展，保障后续的测绘效果更加理想。在无人机测绘作业前，需要合理布设像控点，根据实际情况科学布设，满足几何强度需求并根据密度规范要求合理布设，在此期间尽量选择便于查看的位置，如斑马线等处，周围应有明显的标志物，利用人工喷漆的方式标记位置，选择无遮挡、固定的区域作为像控点。此外，若是布设区域地形复杂，需要根据实际需求酌情增加像控点数量。将精度控制在5cm 范围内，再通过RTK 定位进行把控，确保数据的准确性。

无人机飞行过程中会受到天气的影响，对此，可采用低空飞行的方式，减少环境的影响，提升结果的精准度。技术人员可根据航线间隔和高度灵活调整航线，在此期间需要合理测量距离，针对特殊地形进行航线调整，例如，在山地区域开展测绘工作需要根据地势起伏同步调整航线，确保测绘质量。此外，在规划航线和作业期间会遇到恶劣天气，如暴雨、强风等，需要人员调整测量时间，确保航测工作能够达到安全作业的标准。例如，在特殊地形测绘过程中需要合理确定航线间隔，才能够及时根据气候条件调整测绘时间。

2.3 空中三角测量

无人机航测技术主要通过卫星定位系统实现地形测绘工作，在此期间，主要受到卫星运行情况的干扰，存在一定误差。在地形测绘视角来看，这类误差是合理的，可通过技术手段将误差控制在最小范围内[3]。这需要人员在测绘过程中严格遵守操作规定，确保测绘工作高效开展。①可利用GPS 卫星定位系统，获得待测区域的具体坐标数据，再利用无人机进行拍摄并提取出图像。②利用GIS 技术获取待测量区域的坐标和高程数据，进而实现地形测绘的合理管控。

空中三角测量技术需要人员在地面控制点获取相关信息，通过GPS 系统定位无人机飞行期间的位置情况。在无人机操作阶段，通过摄影系统获取区域内的空中三角测量数据。在此过程中，应借助全站仪对周围的坐标及高程数据进行收集。在选取地面控制点时，应选择便于管理、交通便利的地点。无人机在对地面控制点数据进行采集时通常利用固定方式。若是控制点分布均匀且数量较多则可利用分段采集的方式布设控制点。

空中三角测量流程，①应先利用GPS 定位获取无人机航测阶段的数据。②利用GIS 技术获取地区坐标及高程信息。③借助摄影方式获取地面控制点信息。其主要包括航摄像片获取部分、空中三角测量部分、影像预处理部分。在测量期间需要利用航摄像片测量地区实际数据，为后续空三加密工作提供参考。在获取航摄片时常利用DEM 进行采集，这是由于该模型不但能够提供基础信息，同时还是地面高程信息和控制点信息的重要数据来源。所以无人机技术运用过程中常利用DEM 作为主要数据来源。该部分数据常采用数码相机拍摄影像，再通过软件进行预处理。在采集航摄照片时需要设置静态模式，再对地面控制点和空中三角数据进行采集。空中三角测量过程可利用GIS 系统获取地面控制点和高程信息，该系统与无人机技术相融合还可发挥出良好的测绘作用，解决技术中存在的问题。GIS 系统可在无人机航测阶段中提供数据支撑。

2.4 采集航测内业数据

内业数据采集主要包括以下流程：①依据无人机影像资料情况制定具体航测计划，并以此作为飞行依据。在此期间需要重点规划航线。技术人员应严格遵循方案进行数据采集。②在航测前重视各项工作的准备，例如，场地、仪器设备等。③在航测期间，需要充分了解飞行实际需求。科学选择航测角度和高度，加强安全防护意识。④在航测完成后应立即开展数据整理工作，例如，检查数据的全面性，并将其生成文件进行整理。

航测内业是指根据预定的计划开展数字测图工作。在作业前应根据方案开展分析、研究工作。①充分考量航测内业工作开展过程中的各项影响因素。具体包括：影像重叠度、地物点的采集、飞行航线设计等。②选择摄影参数，做好调绘工作。③充分做好数据采集准备工作，检查设备，完善航测方案。在完成航测内业后需要将原始图像与其进行对比，并做好数据记录。在此过程中需要关注以下问题：首先，保障图像完整，影像图所对应的数据误差需要满足要求，其次，确保无人机实际情况与所传输的影像图相符[4]。最后，影像图中的地点和标志物要与实际相符。技术人员应密切注意以上问题，才能够确保所采集的影像图符合需求。

2.5 影像处理

无人机及地理信息技术所收集到的数据信息精确度较高，将这部分数据进行处理可提升地面数据的准确度。并且及时纠正和优化可使影像更加清晰，为后续工作提供参考。通常，在对原始航测图进行纠正时需要利用航测数据，在后续处理图像时可有效避免影像内容畸变，消除不同地标物的颜色差异。然而，在纠正后还需要适当对其进行增强处理，这是由于原始航测图像分辨率有限，对后续作业流程的顺利推进造成干扰。若是未对原始图像进行处理，就会使其与真实情况之间存在一定差异。导致测绘效果不佳。在增强影像时为使效果得到提升，可利用无人机航测系统获取数据，再借助专业软件进行处理，例如利用MapInfo 获取地面模型，再通过设置不同参数调整图像，从而满足后续地形测绘需求。为提升测绘数据质量可将DEM 和DOM 进行增强处理，从而提升图像数据的质量。

2.6 制作地面模型及正射影像

在地形测绘作业过程中，制作数字正射影像和数字地面模型是一项重要内容。制作期间会利用到大量的数据，需要技术人员开展多次测绘作业。合理选择数据处理流程，对提升地面模型和正射影像质量具有积极作用。所以，在制作过程中，需要利用人工方式对飞行数据进行分析。再借助专业软件对数据、图像等进行处理，从而生成数字地面模型，以此满足后续地形测绘需求，为保障数据质量，需要科学选择航测数据。技术人员需要预先对DEM 进行检查，根据实际需求选择数据[5]。在处理影像数据时，应保障其精度达到标准，才能进一步利用软件进行处理，使其满足后续地形测绘需求。在处理影像时应充分运用各项航测数据信息，将其作为参考数据，调整飞行高度、摄影参数等。再对DOM和DEM 数据进行分类，依据实际项目情况做出调整，进而实现后期地形测绘工作的高效开展。

3 结语

科技水平的发展，地形测绘工作受到社会各界的普遍关注，无人机航测技术的运用为地形测绘工作提供了极大的便利，其与传统技术相比，具有机动灵活、高效快速、精细准确等显著优势，为规划建设提供有力的技术保障，促进自然资源管理工作的有效提升。