无人机航空测量在地形测绘中的应用

张猛

摘  要：随着现代社会科技的快速发展和各行各业的不断进步，人们对地形测绘工作的质量及其工作效率提出了更高的要求。传统的航空测量方式早已难以有效满足现阶段快速发展的市场需求。在此背景下，无人机航空测量技术凭借其面积小、比例大、像素清晰和性价比较高等独特鲜明的优势在地形测绘行业取得了更为广泛的应用。因此，关于无人机航空测量在地形測绘行业应用的相关理论探讨和现实案例分析有着不容忽视的重要理论意义和现实价值。

关键词：无人机;航空测量;地形测绘

中图分类号：P217          文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）23-0171-02

Abstract： With the rapid development of science and technology in modern society and the continuous progress of various industries， people have posed higher requirements for the quality and efficiency of topographic surveying and mapping. The traditional aerial survey method has long been difficult to effectively meet the rapid development of market demand at this stage. In this context， UAV aerial survey technology has been more widely used in terrain mapping industry because of its small area， large proportion， clear pixels and high performance-price ratio. Therefore， the relevant theoretical discussion and practical case analysis of the application of UAV aerial survey in terrain surveying and mapping industry has undeniably important theoretical significance and practical value.

Keywords： UAV; aerial survey; topographic mapping

引言

随着航空测量技术的进一步发展及其能力水平的不断提升，航空摄影技术在军事领域、矿山开采等行业得到了广泛的应用，为发展区域经济和保障社会民生等作出了重要贡献。近年来，随着航空测量技术的进一步完善，无人机航空测量技术在地形测绘行业中的应用愈加成熟广泛。在此背景下，本文从无人机航空测量技术的相关理论知识出发，在探究无人机航空测量在地形测绘行业应用的优势的前提下，针对性地分析了相关案例，旨在为提升我国无人机航空测量应用能力带来更多的思考和启迪。

1 无人机航空测量技术概述

无人机航空测量技术是近年来发展的新型地形图测绘重要技术手段之一，该技术主要以无人机作为重要飞行平台，利用高分辨率的数码相机等先进设备作为传感器，充分借助3S技术在实际测绘过程中收集相关数据信息，并开展地形测绘工作，是涉及遥感技术、地理信息系统和全球定位系统三大重要内容的新型地形图测绘方式。图1即为无人机航空测量技术系统结构示意图。和传统的地形图测绘技术相比，无人机航空测量技术在其实际应用过程中不仅具有成本较低、灵活敏捷度较高和结构较为简单等众多优势，具有精确度较高、作业效率较高等鲜明特征，为最大程度上满足现代地形测绘相关要求打下了坚实的基础。

2 无人机航空测量在地形测绘中的优势

2.1 响应能力强

众所周知，在无人机航空测量技术的实际应用过程中，由于无人机机械设备大多处于低空飞行的良好状态，因此不会受到不良天气状况和大气环境的消极影响，能在极大程度上精确快捷地采集到所需测量数据，并增强对所需测量数据的响应能力。与此同时，无人机航空测量技术可进一步借助当地局域网和计算机系统对所得到的数据信息资料进行实时有效的传输，借此方式快速有效地帮助地形图测绘人员获取航空拍摄相关数据信息和测量数据，进而快速绘制所需地形图。

2.2 数据获取及时

通常情况下，无人机航空测量技术和数码相机相匹配，不仅拥有对飞行条件要求较低和对地形条件要求较低等独特优势，更能在极大程度上快速获取详细的地表影像资料。因此，无人机航空测量技术所采集的数据信息准确度和精准度较高、科学性较强，其数据传输运行的速度较快，可进一步借助数字化图像将所采集到的相关数据信息转化为三维可视化摄影图像，方便地形图测绘工作人员利用相关的数据图像资料进行可视化操作，进而为地形图的勘察绘制和实际应用奠定坚实的基础。此外，无人机航空测量技术还可进一步与卫星遥感技术和航空摄像测量技术等联合使用，为提升地形测绘数据结果的准确性和科学性做铺垫。

2.3 机动灵活性

一方面，无人机航空测量技术在其系统内部安装了精度较高的数码相机设备，该设备能够采取倾斜拍摄或垂直拍摄等多样化的拍摄方式。因此，哪怕没有专业的较为平整的起降区域，无人机航空测量技术仍旧可以正常地开展实际拍摄工作，为地形测绘提供科学准确的数据信息。另一方面，和传统的航空测量技术相比，无人机航空测量技术可依照实际拍摄需求事先对无人机设置相应的飞行航线，采用全线自动飞行的模式使无人机设备能够在不良运行状况下保持较高的拍摄精度和准确度。此外，无人机航空测量技术还可根据实际情况一次性地设置多个测量位置，在完成地面测量数据信息的采集和整理后借助计算机网络系统进行实时传输，借此方式大幅度提升地形测绘工作人员的实际工作质量和工作效率。

3 无人机航空测量在地形测绘中的应用案例

本文所分析案例主要是三个有人的岛屿及其附属岛屿1：500的基础地形图测绘项目，该项目测绘面积总达6.27平方千米，其中陆地面积为4.5平方千米，地形以岛屿和礁石为主。由于该岛屿及其附近岛礁地形地貌较为复杂和特殊，因此，采用常规测绘测量技术方式不仅具有较大的难度，作业效率较低，更会使实际测绘工作人员危险系数大幅度增加，而无人机航空测量技术具有机动性较强、灵活性较高、作业效率较高等独特性质，恰恰适用于该类岛屿的地形图测绘。因此，本项目采用了无人机航空测量技术对岛屿及其附属岛礁进行了航空拍摄，并在此基础上进行基础地形图测绘。

项目工作人员在选定相应的无人机航空拍摄设备及软件的基础上，根据航空测量技术的实际特点和该岛屿及其附属岛礁的实际地形特征进行了一定的分析探讨，并在此基础上制定了如图2所示的航空拍摄作业流程示意图。在此基础上，项目工作人员开展了航空测量数据的采集、航空测量控制点的设置、空三软件加密处理影像资料、立体测图模式调节、外业调绘及成果整合等众多重要工作。就航空测量数据采集收集而言，本项目选用了垂直起降固定翼的无人机搭载相应的飞思相机，并在设置航空高度、基线长度、航线间距、航向重叠度等重要参数指标的基础上，根据海岛及其附属岛礁实际天文情况确定了航空拍摄时间，并在此过程中考虑到海面反射较大和相片容易过曝问题对其内业进行了批量调色输出。就航空测量控制点設置而言，项目工作人员根据实际的航拍范围和地形情况进行了144个测量控制点布设，实际测量控制点高达121个，极大程度上确保了本项目的像控精度、科学性和准确性。在此过程中，项目工作人员充分考虑到了海岛海礁影像包含大面积水域对实际航空拍摄影像数据信息匹配精度造成的不良影响，为进一步保证后期空三软件处理精度而适当加强了对沿海岛岸线的测量控制点布置，更严格根据海岛形状在岛内进行了位置选择，在避开危险地理环境的同时减少了多路径效应。就空三软件对测量图像的加密处理问题而言，项目工作人员利用空三软件在相机和镜头几何模型的基础上，对实际像控点进行了高精确度的吻合性检验和数据信息分析利用，借助舍弃精度较低的五个测量控制点的方式提高了数据信息的准确度。

4 结束语

总之，现代经济社会的快速发展使得无人机航空测量技术在地形图测绘和其他测绘行业中的应用范围进一步扩大，而无人机航空测量技术机动性较强、灵活性较大、作业效率较高、适用范围较广、响应程度较好等独特优良性质更在极大程度上优化了该技术的实际应用效果。因此，充分认知无人机航空测量技术的相关理论知识，在结合所测量区域实际情况的基础上合理利用无人机航空测量技术，充分借助测量控制点布设和空三角加密处理等方式，尽可能地提升无人机航空测量技术的整体应用效率必将成为未来社会测绘行业的重要发展趋势。

参考文献：

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