無人機在地形測繪工程中的應用

胡勤濤

摘 要：隨著社會經濟的發(fā)展，測繪裝備和技術日趨成熟。通過無人機進行地形測繪處理，建立完善的測繪系統(tǒng)，可以有效提升數(shù)據(jù)測繪的精準性。同時，通過無人機進行地形測繪處理，對區(qū)域地表狀況和地形水平投影高程進行分析，可以有效提升工作效率，獲得更加清晰的測量數(shù)據(jù)。因此，分析無人機在地形測繪工程中的具體應用，了解關鍵技術，可以為各項工作的開展提供有效參考。

關鍵詞：無人機;地形測繪工程;應用

中圖分類號：P217;P231文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）17-0019-03

Application of UAV in Terrain Surveying and Mapping Engineering

HU Qintao

（Henan Water Conservancy Survey Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450003）

Abstract： With the development of social economy， surveying and mapping equipment and technology are becoming more and more mature. Terrain surveying and mapping processing through drones and the establishment of a perfect surveying and mapping system can effectively improve the accuracy of data surveying and mapping. At the same time， through the UAV to carry out terrain surveying and processing， the analysis of regional surface conditions and terrain horizontal projection elevation can effectively improve work efficiency and obtain clearer measurement data. Therefore， analyzing the specific application of UAVs in terrain surveying and mapping engineering and understanding the key technologies can provide an effective reference for the development of various tasks.

Keywords： UAV;topographic mapping engineering;application

無人機技術主要利用飛行平臺載體、機載遙感設備和地面輔助設備進行處理，在各種技術的共同作用下，可以有效提升工作效率，增強測繪數(shù)據(jù)的精準性。無人機技術可以與航空攝影技術有效融合，實現(xiàn)數(shù)字化的地形測繪處理。利用無人機進行地形測繪，可以提升各項信息數(shù)據(jù)的精準性，為地形測繪工作提供有效的參考與支持。

1 無人機在地形測繪工程中應用的技術原理

在社會經濟發(fā)展中，地表形態(tài)出現(xiàn)變化，為了掌握地表的地理空間數(shù)據(jù)，要不斷更新數(shù)據(jù)，及時進行地表測繪處理。在地表測繪中，無人機技術可以有效分析地表上地物、地貌的具體狀態(tài)，實現(xiàn)對地表變化的實時檢測分析。在地形測繪工程中，無人機具有成本低廉、方便快捷的應用優(yōu)勢，其操作靈活，具有高效率和高分辨率，是今后地形測繪的主要技術。

利用無人機進行地形測繪，可以有效提升測繪效率，縮短測繪周期，實現(xiàn)內外業(yè)數(shù)據(jù)信息的一體化作業(yè)。測繪領域，無人機主要利用機載數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，利用無人機航拍飛行控制軟件、地面信息處理系統(tǒng)、無人機設備進行測繪處理，收集各項信息數(shù)據(jù)，再利用信息系統(tǒng)對測繪數(shù)據(jù)進行分析，獲得對應的測繪標準地圖，為地形測繪提供基礎保障[1]。

因此，分析無人機在地形測繪工程中應用的技術原理，可以為地形測繪工作的開展提供有效的參考。

2 無人機在地形測繪工程中的應用優(yōu)勢

無人機在地形測繪工程中具有顯著的應用優(yōu)勢。無人機可以發(fā)出響應信號，獲得實時的信息數(shù)據(jù)，提升測繪的精準性。無人機可以對數(shù)字圖像進行有效處理，將航空測繪和衛(wèi)星遙感技術有效融合，提升測繪精準度。無人機測繪可以利用數(shù)字成像設備，實現(xiàn)垂直和傾斜成像，操作靈活簡單。

2.1 提升測繪效率

在特殊狀況下，地形測繪處理會耗費大量時間，而工作人員要在短時間中進行測繪處理，實現(xiàn)測繪結果的轉換。無人機可以在短時間內進行地形測量，實現(xiàn)對各項信息數(shù)據(jù)的收集整理，有效提升測繪效率。同時，無人機可以實現(xiàn)對圖像與數(shù)字信息的轉換處理，為測繪工作提供便利。

2.2 測繪范圍廣泛

隨著科學技術的不斷發(fā)展，無人機測繪技術的應用范圍不斷拓展。無人機可以在較高的空間中實現(xiàn)大范圍的測繪，也可以在低空間中進行小范圍的測繪，整合各項信息資料，實現(xiàn)對各項信息的收集與處理。

工作人員可以通過多個無人機同時作業(yè)的方式進行測繪，有效提升測繪數(shù)據(jù)采集速度，提升測繪的精準度。另外，3D技術與無人機測繪技術的融合，可以直接將收集的信息轉換為三維模型，有效提升測繪工作的質量。

3 無人機在地形測繪工程中的應用要點與工作流程

明確無人機在地形測繪工程中的具體操作要求和應用方式，通過科學方式進行管理，可以有效降低各種不良影響，提升地形測繪質量。在地形測繪工程中，無人機技術的應用要點和工作流程如下。

3.1 應用要點

3.1.1 三角測量。地形測繪工程應用無人機進行測量，可以通過航空攝影的方式進行測繪。工作人員操作無人機，在GPS定位技術的輔助下可以獲得全面精準的目標地理信息。

無人機可以實時記錄、傳輸和處理數(shù)據(jù)信息。如果采用三角測量的方式進行處理，將無人機、測量儀器以及測量地域地貌相結合，可以提升測量數(shù)據(jù)的精準性。為此，測量作業(yè)前，人們要根據(jù)實際情況調整儀器，合理設置參數(shù)。

3.1.2 立體采編。將無人機測量技術與立體信息技術有效融合，通過無人機進行航空攝影，可以實現(xiàn)對區(qū)域地形、地貌以及各種地質信息的采集與管理。

為了提升測量信息的精準性，測繪人員可以利用手動方式調整等高線，保障各項信息的精準性，同時通過計算機進行立體采編。在測量中，無人機利用節(jié)點方式進行地形測繪，可以測量復雜地形輪廓，矯正信息數(shù)據(jù)。

對于復雜程度高、測量難度大的區(qū)域，可以進行標記，再統(tǒng)一進行立體信息編碼，達到提升測量質量的目的[2]。

3.1.3 獲得信息資料。測繪人員可以通過無人機處理數(shù)據(jù)，根據(jù)要求進行管理，其主要流程如下。

人們可以通過自動或者手動的方式獲得數(shù)據(jù)信息。要根據(jù)實際狀況，聯(lián)合應用兩種技術，保障測量工作穩(wěn)步開展，及時反饋信息，提升各項信息數(shù)據(jù)的采集效率，提升數(shù)據(jù)處理質量。

數(shù)據(jù)采集后，為了提升數(shù)據(jù)采集的精準性，要對其進行二次檢查，提升數(shù)據(jù)的精準性。在進行數(shù)據(jù)信息采集中，要提升無人機的相機分辨率。通過無人機進行測繪數(shù)據(jù)處理時，要重視數(shù)據(jù)檢測，強化數(shù)據(jù)分析，增強數(shù)據(jù)信息的準確性，進而為測繪工作奠定基礎。

3.1.4 優(yōu)化像控點測量流程。工程測繪應用無人機遙感測繪技術，要合理布置圖像控制點。第一，根據(jù)測區(qū)實際范圍，進行自由網絡發(fā)射區(qū)域的效果測試，通過自由網進行圖形組合處理。第二，制定完善的圖像控制點測量方案，根據(jù)目標測量范圍地形和地貌特征進行分析，做好圖像控制點照片質量管控。第三，進行數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)處理，避免隨意刪除或更改原始數(shù)據(jù)，保存工程勘測數(shù)據(jù)，做好備份。

3.1.5 補測操作。無人機測量存在盲點。在分析處理中，人們要提升對測量工作的重視度，通過針對性的處理來提升測量質量。

基于測量結果，要合理調整觀測點，消除無人機測量盲區(qū)。在地形測繪中，無人機具有整體性強、全面性強的優(yōu)勢，及時補測可以有效降低無人機測量盲點。

隱蔽性強、地形結構復雜的區(qū)域無法通過無人機進行補測，可以采用人工方式，有效避免各種因素造成的數(shù)據(jù)誤差，充分提升數(shù)據(jù)測量的精準度[3]。

3.2 工作流程

3.2.1 作業(yè)準備處理。要做好資料、設備和相機檢測分析。另外，要收集測區(qū)基礎資料信息，分析基礎地形圖、衛(wèi)星影像資料和控制成果等信息，了解測區(qū)實際狀況和地理位置。

進行相機檢校，獲得精準的相機內方位元素和光學畸變參數(shù)。檢校飛行平臺設備，根據(jù)要求進行常規(guī)檢查，為航攝作業(yè)做好基礎保障，使得航拍平臺各設備的各項技術參數(shù)符合要求。通過現(xiàn)場踏勘，確定符合要求的起降場地[4]。

3.2.2 航攝作業(yè)。一是航線設計。通過軟件進行飛行航線設計，滿足測圖精度要求，提升飛行效率。二是控制點布設及測量。在地面架設GNSS基準站，通過PPK后處理動態(tài)差分技術達到提升定位解算精度的目的。要保障控制點布設符合規(guī)范的要求，合理布設地面控制點，通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)掌握控制點坐標。

3.2.3 影像獲取。根據(jù)要求進行起飛前檢查分析、無人機航飛作業(yè)管理、現(xiàn)場數(shù)據(jù)整理以及檢查等工作。

3.2.3.1 起飛前檢查。為了確保無人機航拍的安全性，起飛前要根據(jù)要求進行嚴格檢查。主要內容如下：進行gBox狀態(tài)檢查、相機檢查、跟蹤器檢查、升降翼檢查、發(fā)射架檢查、空速反應檢查、飛機定位檢查，各項合格之后，根據(jù)要求起飛無人機。

3.2.3.2 無人機航飛。無人機起飛后，要根據(jù)規(guī)劃路線進行升空影像數(shù)據(jù)采集處理，地面站進行飛機狀態(tài)的實時監(jiān)控分析，工作人員要分析無人機的狀態(tài)、風速、飛行高度、飛行速度等指標，對異常問題進行判斷分析和及時處理。

3.2.3.3 數(shù)據(jù)整理及檢查。現(xiàn)場進行航飛數(shù)據(jù)整理，根據(jù)飛行軌跡，核對照片數(shù)量，分析是否存在漏拍。進行照片質量檢驗，分析是否存在模糊不清等問題。對航飛成果質量進行全面檢查，檢查完畢后根據(jù)質量問題確定是否需要進行補攝飛行。

4 無人機在測繪工程中的應用技術

測繪工程應用無人機，可以有效提升工作質量與效率，其主要應用的技術有航拍技術、測量區(qū)域控制網技術、遙感技術和無人機低空航測技術。

4.1 航拍技術

在測繪工程中，無人機航拍任務主要包括航線規(guī)劃、測量范圍確定、建立測量區(qū)域控制網、測量數(shù)據(jù)處理、精度控制。航線規(guī)劃和測量范圍的確定主要通過無人機進行處理，通過控制拍攝時間來提升拍攝質量。一般狀態(tài)中，無人機的飛行極限為1 h左右，有效拍攝時間在50 min左右。航拍期間要了解待測區(qū)域范圍，通過科學方式進行規(guī)劃，保障無人機測繪任務的全面開展[5]。

4.2 建立測量區(qū)域控制網

測繪人員要明確測繪工程任務，嚴格遵循工作流程，保證無人機測繪質量。第一，細化待測區(qū)域的任務，建立控制網絡。第二，通過設置GPS坐標點進行三維坐標系處理，提升各項信息數(shù)據(jù)處理速度。要進行數(shù)據(jù)處理，做好影像選擇。要利用獲得的檢校參數(shù)進行原始影像數(shù)據(jù)的處理，消除相機的畸變缺陷。要利用平差操作，獲得影像空間坐標、姿態(tài)信息。通過攝影測量軟件處理信息數(shù)據(jù)，獲得立體測圖和所在區(qū)域的大比例尺地形圖。

在無人機測量中，要注意天氣等因素，通過適宜的平臺和軟件進行處理，充分提升無人機測量的精準度。無人機航拍要選擇天氣晴朗、可見度高的節(jié)點，要處理影像色彩與地面信息，提升信息的完整性，避免因為天氣因素產生不良影響。通過二維姿態(tài)穩(wěn)定平臺，使得平臺在短時間中不受到風力因素的影響。

受到攝影設備的限制，無人機攝影畫面比例較小，通過空三軟件進行處理，就會導致多測區(qū)的錯位問題，這時要應用平差軟件進行處理。

4.3 遙感技術

遙感技術在無人機測繪中應用廣泛。遙感技術可以利用小型數(shù)碼相機進行處理，實現(xiàn)定點曝光攝影和自動盤旋修正操作。遙感技術具有較強的機動性和良好的適應性，在基建工程中應用廣泛。無人機可以運用遙感技術和正射影像勾繪技術進行處理，有效保障測量的精準性。

4.4 無人機低空航測技術

無人機通過動力系統(tǒng)進行自主飛行，到達一定高度后進行飛行測繪。無人機具有低空航測系統(tǒng)，此系統(tǒng)通過特寬高清數(shù)碼相機，可以有效提升分辨率，實現(xiàn)自動檢校，充分保證信息數(shù)據(jù)的可靠性。同時，系統(tǒng)可以利用軟件進行校驗處理，有效控制誤差，滿足無人機低空航測的實際需求[6]。

5 結語

隨著社會經濟的發(fā)展，數(shù)字化技術不斷發(fā)展，人們要合理應用各項先進技術，有效提升工作質量。無人機可以進行低空作業(yè)，機動靈活，可以用于地形測繪，具有高分辨率、高精度、高效率、低成本的特點，可以有效滿足地形測繪的實際需求，為我國基礎設施建設和社會經濟發(fā)展奠定數(shù)據(jù)基礎。

參考文獻：

[1]李磊，徐研.無人機在地形測繪工程中的應用[J].工程建設與設計，2020（4）：269-270.

[2]申景贇.無人機在測繪工程中應用技術的分析[J].冶金管理，2019（19）：94.

[3]徐江濤.淺析無人機在地形測繪工程中的應用[J].居舍，2019（29）：193.

[4]孫立強.無人機在地形測繪工程中的應用研究[J].住宅與房地產，2019（19）：164.

[5]姚岐.無人機在測繪工程中應用技術的分析[J].中國新技術新產品，2019（11）：103-104.

[6]張涵.無人機在測繪工程中應用技術的分析[J].硅谷，2014（16）：127-128.