探討無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在地形測(cè)繪中的應(yīng)用

摘 要：地形測(cè)繪是地理信息采集工作中最為重要的一項(xiàng)，在實(shí)際地形測(cè)繪中引入先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，能獲取精準(zhǔn)的測(cè)繪信息，特別是運(yùn)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)測(cè)量工作有很大的作用。諸多因素制約下，地形測(cè)繪工作面臨重重挑戰(zhàn)，難以順暢實(shí)施，而無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的引入為這一難題提供了有效解決方案。本文旨在探討地形測(cè)繪中無(wú)人機(jī)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，闡述其基本原理，并深入剖析無(wú)人機(jī)在地形測(cè)繪中的具體應(yīng)用，以期為相關(guān)部門(mén)及人員提供有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：地形測(cè)繪；無(wú)人機(jī)；應(yīng)用文章編號(hào)：2095-4085（2025）02-0214-03

0 引言

伴隨著現(xiàn)代社會(huì)的持續(xù)進(jìn)步，無(wú)人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用范圍日益拓寬，這主要得益于其出色的操控性和導(dǎo)航性能。同時(shí)，無(wú)人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)運(yùn)營(yíng)成本相對(duì)較低，既能推動(dòng)企業(yè)高效運(yùn)營(yíng)，又能有效壓縮生產(chǎn)投入。無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種融合了通訊技術(shù)、3S技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的測(cè)控體系，是航空遙感技術(shù)的精進(jìn)產(chǎn)物，具有極高的實(shí)用價(jià)值和意義。鑒于無(wú)人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)所展現(xiàn)出的快速響應(yīng)能力與高度時(shí)效性優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用不僅能夠?yàn)槠髽I(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益，更能在社會(huì)層面引發(fā)積極影響，成為驅(qū)動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的重要力量。

1 無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)概述

無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)以其獨(dú)特視角，搭載著先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)，將現(xiàn)實(shí)世界轉(zhuǎn)化為精確的數(shù)字信息，為我們揭示了一個(gè)全新世界。無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)推動(dòng)著社會(huì)向著數(shù)字化城市的宏偉藍(lán)圖邁進(jìn)，應(yīng)用范圍廣泛無(wú)邊，無(wú)論面對(duì)何種自然環(huán)境，都能展現(xiàn)出良好的適應(yīng)性，為工程順利進(jìn)行提供了有力的保障。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加速，大城市在進(jìn)行區(qū)域劃分、水利工程布局等關(guān)鍵工程時(shí)，對(duì)地形地貌深入了解顯得尤為重要。此時(shí)，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)便發(fā)揮了不可替代的作用，它所提供的高質(zhì)量數(shù)據(jù)，為決策者們提供了寶貴的參考依據(jù)［1］。在這個(gè)信息爆炸的時(shí)代，數(shù)據(jù)的質(zhì)量成為決定成敗的關(guān)鍵因素。無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)以其高精度、高效率的特點(diǎn)，滿足了社會(huì)對(duì)高質(zhì)量數(shù)據(jù)的迫切需求。

無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的高分辨率與數(shù)字化的精準(zhǔn)測(cè)量相融合，使得繁瑣的后期數(shù)據(jù)分析得以簡(jiǎn)化，地形圖繪制更為流暢，質(zhì)量顯著提升。無(wú)人機(jī)航空攝影為眾多工程與項(xiàng)目提供了豐富的信息與數(shù)據(jù)，其穩(wěn)定高效的運(yùn)行更是極大地提高了工作的品質(zhì)，更貼合時(shí)代發(fā)展特征。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)，憑借其卓越的協(xié)調(diào)能力和較低成本，在測(cè)繪行業(yè)備受歡迎。其操作簡(jiǎn)便，使得工作人員能夠輕松操縱，從而在測(cè)繪領(lǐng)域掀起了一場(chǎng)顛覆性革命。地形測(cè)繪其重要性不言而喻，直接關(guān)乎基本建設(shè)的根基。因此，必須重視每一份數(shù)據(jù)，確保其準(zhǔn)確無(wú)誤。由于無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)成本低廉，有理由將其賦予更多的使命。工作人員應(yīng)深入研究這一技術(shù)，挖掘其潛力，從而為地圖測(cè)繪領(lǐng)域開(kāi)辟更加遼闊的應(yīng)用前景。

2 無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

2.1 拍攝精度較高

歷經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的演進(jìn)，無(wú)人機(jī)成像技術(shù)已日趨成熟，采用此測(cè)量技術(shù)能夠獲取極為精確的結(jié)果。在現(xiàn)代測(cè)量行業(yè)，測(cè)量的準(zhǔn)確性是衡量其競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)，而測(cè)量單位的技術(shù)水平要求非常高，因此越來(lái)越多測(cè)繪公司使用無(wú)人機(jī)成像技術(shù)發(fā)揮其作用［2］。在空中工作可以提供廣闊的視野，從而可以在更短時(shí)間內(nèi)更快、更有效地進(jìn)行測(cè)量。隨著測(cè)量和制圖技術(shù)的現(xiàn)代化，無(wú)人機(jī)航空成像技術(shù)的發(fā)展正在不斷改進(jìn)，這是測(cè)量和制圖行業(yè)的一場(chǎng)技術(shù)革命。

2.2 測(cè)繪成本較低

飛行平臺(tái)確保了無(wú)人機(jī)在飛翔的同時(shí)，也能穩(wěn)穩(wěn)地降落于地面。相較于傳統(tǒng)直升機(jī)高昂的建設(shè)成本，飛行平臺(tái)的投入顯得更為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，為測(cè)繪行業(yè)帶來(lái)了新的活力。無(wú)人機(jī)的攝影技術(shù)遠(yuǎn)超普通飛行攝影，時(shí)效性與精確性并存，為我們揭示了一個(gè)更加清晰、真實(shí)的世界。此外，無(wú)人機(jī)由有機(jī)高分子復(fù)合材料精心打造，不僅自身質(zhì)量輕盈，更擁有了超長(zhǎng)的使用壽命。在日常使用過(guò)程中，它們所需的維護(hù)保養(yǎng)成本同樣低廉，為測(cè)繪工作者減輕了不少負(fù)擔(dān)。另外，無(wú)人機(jī)配件的強(qiáng)大適應(yīng)性、兼容性與實(shí)用性，使得無(wú)論是復(fù)雜地形還是多變的氣候條件，無(wú)人機(jī)都能輕松應(yīng)對(duì)，節(jié)省了大量寶貴時(shí)間和成本。

2.3 操作簡(jiǎn)單快捷

無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)主要由精密的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操控，既不需要耗費(fèi)大量的人力物力，也無(wú)需在測(cè)量前費(fèi)盡周折地在指定位置安裝繁瑣的測(cè)量裝置。一名訓(xùn)練有素的工作人員可以操控多臺(tái)無(wú)人機(jī)同時(shí)進(jìn)行測(cè)量，精準(zhǔn)地駕馭著每一臺(tái)機(jī)器，讓它們?cè)跍y(cè)量區(qū)域內(nèi)靈活穿梭，拍攝出高清、準(zhǔn)確的圖像。在這樣的高效率下，一個(gè)人能夠在短短的一天時(shí)間內(nèi)完成多人一周的工作量。無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)，無(wú)疑為測(cè)量行業(yè)帶來(lái)了革命性的變革，它憑借簡(jiǎn)單、便捷、高效的特點(diǎn)，迅速贏得了廣泛的認(rèn)可與應(yīng)用。隨著科技的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新的持續(xù)涌現(xiàn)，這一技術(shù)所能涵蓋的領(lǐng)域也在不斷地拓寬。展望未來(lái)，無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)必將成為測(cè)量行業(yè)的主流應(yīng)用之一，將引領(lǐng)著我們走向更加精準(zhǔn)、高效的測(cè)繪時(shí)代。

3 無(wú)人機(jī)測(cè)繪系統(tǒng)組成

3.1 航線規(guī)劃

在設(shè)計(jì)飛行路徑時(shí)，首要任務(wù)是確保飛行路線能全面覆蓋攝像頭的視野。當(dāng)前，無(wú)人機(jī)測(cè)繪通常依賴于一種五鏡頭相機(jī)系統(tǒng)，其中一個(gè)鏡頭朝下，其余鏡頭則以45°角相對(duì)于垂直鏡頭分布，以便全面捕捉周圍環(huán)境。在規(guī)劃航線時(shí)，飛行高度的管理至關(guān)重要，是保證拍攝質(zhì)量清晰度的關(guān)鍵。同時(shí)，測(cè)繪區(qū)域的邊界應(yīng)適當(dāng)向外擴(kuò)展，且擴(kuò)展的范圍需與飛行高度保持協(xié)調(diào)一致［3］。

此外，航線規(guī)劃還需要精確調(diào)整一系列關(guān)鍵參數(shù)。航向重疊率，即同一條航線連續(xù)拍攝點(diǎn)之間照片的重疊程度，要求在60%～80%之間，最低不得低于53%；旁向重疊率，即相鄰航線拍攝點(diǎn)之間影像的重疊比例，須保持在15%～60%；主航線的角度也要精確設(shè)定；調(diào)整飛行高度時(shí)應(yīng)綜合考量飛行時(shí)間與速度，以實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化，確保影像的清晰度；拍攝模式的選擇應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件靈活調(diào)整，同時(shí)這些參數(shù)的設(shè)定需嚴(yán)格遵循現(xiàn)行的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 地面基站控制系統(tǒng)

在地面上使用計(jì)算機(jī)，首先要安裝地面基站檢查系統(tǒng)?？罩薪煌ü苤葡到y(tǒng)在廣播電臺(tái)數(shù)字廣播中的應(yīng)用可以滿足數(shù)據(jù)傳輸要求。在空中進(jìn)行測(cè)量時(shí)，通過(guò)監(jiān)控基于可視圖形的程序，可以在地面上清晰地展示出相應(yīng)的電子圖形。因此，利用無(wú)人機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)收集數(shù)據(jù)，是檢測(cè)無(wú)人機(jī)是否存在安全隱患的最佳途徑。此外，空中交通管制人員應(yīng)能實(shí)時(shí)獲取飛行期間無(wú)人機(jī)發(fā)射的圖像與數(shù)據(jù)。基于這些信息，可以決定是否需要制定計(jì)劃并允許無(wú)人機(jī)返航，同時(shí)確保無(wú)人機(jī)能夠安全地完成操作。規(guī)劃系統(tǒng)地面站飛行路徑時(shí)，在軟件地面站輸入每個(gè)區(qū)域圖像的坐標(biāo)，并根據(jù)飛行計(jì)劃確定飛行路徑的距離和方向。此程序可以自動(dòng)創(chuàng)建飛行路徑文件，并在必要時(shí)執(zhí)行本地路徑編輯。

3.3 無(wú)人機(jī)管理

在外業(yè)飛行前，必須對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行全面而細(xì)致的體檢，這不僅僅是為了確保安全，更是為了讓每一次飛行都成為一次精準(zhǔn)創(chuàng)作。首先，為無(wú)人機(jī)的指南針校準(zhǔn)，確保它在天空中方向準(zhǔn)確無(wú)誤。接著檢查其供電系統(tǒng)、螺旋槳和機(jī)壁，檢查其是否牢固可靠。在完成這些基礎(chǔ)工作后，要對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行一次前期的調(diào)試，特別是調(diào)整攝像頭的清晰度至關(guān)重要。當(dāng)準(zhǔn)備就緒起飛，操控人員則根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況靈活調(diào)整飛行高度，以確保拍攝畫(huà)面的清晰與完美。飛行過(guò)程中，無(wú)人機(jī)必須嚴(yán)格遵循既定的航線，如果電量不足，會(huì)先確定自己位置和所在區(qū)域，再次出發(fā)繼續(xù)完成飛行測(cè)繪。當(dāng)測(cè)繪工作圓滿完成，無(wú)人機(jī)會(huì)按照預(yù)設(shè)的航線返回降落。這時(shí)，工作人員會(huì)將拍攝下來(lái)的影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)軟件中進(jìn)行后續(xù)處理［4］。

4 無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在地形測(cè)繪中的應(yīng)用

4.1 立體采編技術(shù)的應(yīng)用

在測(cè)量領(lǐng)域使用無(wú)人機(jī)技術(shù)，可以保證測(cè)量的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。無(wú)人機(jī)在對(duì)相關(guān)地區(qū)的森林與建筑物完成航拍圖像采集后，依托先進(jìn)的3D內(nèi)部數(shù)據(jù)處理技術(shù)，成功獲取了豐富的原始地質(zhì)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)源自無(wú)人機(jī)對(duì)相關(guān)區(qū)域的細(xì)致勘測(cè)，并經(jīng)過(guò)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)處理與整合。數(shù)據(jù)處理的目的是提高數(shù)據(jù)收集和學(xué)習(xí)能力的有效性和合理性，并在可能的情況下，運(yùn)用手動(dòng)手段處理諸如水線、臺(tái)面線等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，以提高監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性和學(xué)習(xí)能力的有效性。要完成此任務(wù)，有必要查看站點(diǎn)結(jié)構(gòu)、主題節(jié)點(diǎn)以及其它與數(shù)據(jù)相關(guān)信息，同時(shí)，還必須確保無(wú)人機(jī)在航空攝影環(huán)節(jié)中采集的數(shù)據(jù)高度精確。在建筑物上進(jìn)行結(jié)構(gòu)測(cè)量和繪制時(shí)，測(cè)量設(shè)備應(yīng)精準(zhǔn)捕捉各類建筑物的外部布局特征，并細(xì)致優(yōu)化其結(jié)構(gòu)布局。面對(duì)復(fù)雜或爭(zhēng)議性領(lǐng)域，必須設(shè)置精確標(biāo)記，以確保準(zhǔn)確地測(cè)量和有效地學(xué)習(xí)，并避免在后續(xù)測(cè)量活動(dòng)中使用不一致的3D數(shù)據(jù)編碼，從而有效減少平面位置中測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)的偏差。根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，確定誤差范圍，具體見(jiàn)表1。

4.2 高空三角測(cè)量

在稀少的外業(yè)實(shí)測(cè)像控點(diǎn)的基礎(chǔ)上，借助內(nèi)業(yè)的智慧，細(xì)致地增加控制點(diǎn)，編織出加密的網(wǎng)絡(luò)。借助科學(xué)的攝影測(cè)量技術(shù)，建立起與實(shí)地山川相吻合的航線模型，經(jīng)過(guò)精密的計(jì)算，得出加密點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程。無(wú)人機(jī)搭載了先進(jìn)的操作系統(tǒng)，能精準(zhǔn)感知地形起伏，靈活操控?cái)z影測(cè)量裝置，確保精確捕獲所需視頻、影像及數(shù)據(jù)。在空中三角測(cè)量實(shí)踐中，平差過(guò)程需要精細(xì)調(diào)校，當(dāng)基高比適宜，且航向重疊度滿足要求時(shí)，可以采用抽片處理方式使其更加完整。當(dāng)信息收集完成后，便開(kāi)始有序地編排和處理所得到的信息。

4.3 5G通信技術(shù)應(yīng)用

目前，中國(guó)已將5G技術(shù)應(yīng)用于無(wú)人機(jī)，提高了測(cè)量效率和準(zhǔn)確性?；?G技術(shù)的5G技術(shù)，旨在改進(jìn)通信算法，提高數(shù)據(jù)傳輸速度。上一代通信技術(shù)的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性差，測(cè)量領(lǐng)域存在大量圖像數(shù)據(jù)，使用5G技術(shù)可以降低數(shù)據(jù)丟失或損壞的風(fēng)險(xiǎn)，并提高測(cè)量精度。5G采用獨(dú)特的加密技術(shù)，在傳輸過(guò)程中能有效抵御外部干擾，其每秒數(shù)據(jù)傳輸量可達(dá)4G技術(shù)的數(shù)十倍之多。得益于這一顯著提升的數(shù)據(jù)傳輸速度，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量能力得到了顯著增強(qiáng)。隨著5G通訊技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，無(wú)人機(jī)航空成像技術(shù)的應(yīng)用將不斷優(yōu)化，并有望在未來(lái)測(cè)量領(lǐng)域中成為主流技術(shù)。

4.4 補(bǔ)測(cè)操作的應(yīng)用

在實(shí)施無(wú)人機(jī)地形測(cè)繪任務(wù)時(shí)，必須著重解決潛在的測(cè)量空白區(qū)域問(wèn)題。針對(duì)特定測(cè)區(qū)的特性，需精細(xì)設(shè)計(jì)并優(yōu)化測(cè)量盲點(diǎn)分布策略。對(duì)于無(wú)人機(jī)獲取的測(cè)繪數(shù)據(jù)，后續(xù)應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纳疃确治?，以確保對(duì)盲區(qū)的洞察無(wú)遺。無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于能全面覆蓋測(cè)區(qū)，但若出現(xiàn)疏漏，可利用原始地理資料作為校驗(yàn)和填充依據(jù)，以提升測(cè)繪的精確性和效率。在實(shí)踐中，無(wú)人機(jī)測(cè)繪與人工方法應(yīng)緊密結(jié)合。對(duì)于地形復(fù)雜區(qū)域，無(wú)人機(jī)可能無(wú)法觸及，這時(shí)就需要人工介入，通過(guò)精細(xì)的人工測(cè)量來(lái)彌補(bǔ)盲區(qū)，從而大大提高測(cè)繪的精度和準(zhǔn)確性。這些綜合策略，旨在最大化地利用各種資源，實(shí)現(xiàn)高效且精確的地形測(cè)繪。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，無(wú)人機(jī)航拍測(cè)繪技術(shù)在地籍測(cè)繪領(lǐng)域扮演著關(guān)鍵角色，隨著技術(shù)的持續(xù)演進(jìn)，其對(duì)提升測(cè)繪作業(yè)的效能和精度將發(fā)揮更大作用。盡管當(dāng)前無(wú)人機(jī)技術(shù)已相當(dāng)成熟，但因操作人員的技術(shù)水平和系統(tǒng)配置的影響，仍存在一些挑戰(zhàn)。因此，未來(lái)的關(guān)鍵在于不斷改進(jìn)無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)，以提高各個(gè)行業(yè)的地形測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)，以便在未來(lái)的測(cè)量任務(wù)中展現(xiàn)出更高的效益。期望本文的探討和解析能為相關(guān)從業(yè)者帶來(lái)一定的啟示。

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