胡勤濤

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，測繪裝備和技術(shù)日趨成熟。通過無人機(jī)進(jìn)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(zhǔn)性。同時，通過無人機(jī)進(jìn)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(jìn)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(jī)在地形測繪工程中的具體應(yīng)用，了解關(guān)鍵技術(shù)，可以為各項工作的開展提供有效參考。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);地形測繪工程;應(yīng)用

中圖分類號：P217;P231文獻(xiàn)標(biāo)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(jī)技術(shù)主要利用飛行平臺載體、機(jī)載遙感設(shè)備和地面輔助設(shè)備進(jìn)行處理，在各種技術(shù)的共同作用下，可以有效提升工作效率，增強(qiáng)測繪數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。無人機(jī)技術(shù)可以與航空攝影技術(shù)有效融合，實現(xiàn)數(shù)字化的地形測繪處理。利用無人機(jī)進(jìn)行地形測繪，可以提升各項信息數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，為地形測繪工作提供有效的參考與支持。

1 無人機(jī)在地形測繪工程中應(yīng)用的技術(shù)原理

在社會經(jīng)濟(jì)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(jìn)行地表測繪處理。在地表測繪中，無人機(jī)技術(shù)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(jī)具有成本低廉、方便快捷的應(yīng)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(shù)。

利用無人機(jī)進(jìn)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(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)信息的一體化作業(yè)。測繪領(lǐng)域，無人機(jī)主要利用機(jī)載數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，利用無人機(jī)航拍飛行控制軟件、地面信息處理系統(tǒng)、無人機(jī)設(shè)備進(jìn)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(jìn)行分析，獲得對應(yīng)的測繪標(biāo)準(zhǔn)地圖，為地形測繪提供基礎(chǔ)保障[1]。

因此，分析無人機(jī)在地形測繪工程中應(yīng)用的技術(shù)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(jī)在地形測繪工程中的應(yīng)用優(yōu)勢

無人機(jī)在地形測繪工程中具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢。無人機(jī)可以發(fā)出響應(yīng)信號，獲得實時的信息數(shù)據(jù)，提升測繪的精準(zhǔn)性。無人機(jī)可以對數(shù)字圖像進(jìn)行有效處理，將航空測繪和衛(wèi)星遙感技術(shù)有效融合，提升測繪精準(zhǔn)度。無人機(jī)測繪可以利用數(shù)字成像設(shè)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(fèi)大量時間，而工作人員要在短時間中進(jìn)行測繪處理，實現(xiàn)測繪結(jié)果的轉(zhuǎn)換。無人機(jī)可以在短時間內(nèi)進(jìn)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(jī)可以實現(xiàn)對圖像與數(shù)字信息的轉(zhuǎn)換處理，為測繪工作提供便利。

2.2 測繪范圍廣泛

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機(jī)測繪技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷拓展。無人機(jī)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(jìn)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(jī)同時作業(yè)的方式進(jìn)行測繪，有效提升測繪數(shù)據(jù)采集速度，提升測繪的精準(zhǔn)度。另外，3D技術(shù)與無人機(jī)測繪技術(shù)的融合，可以直接將收集的信息轉(zhuǎn)換為三維模型，有效提升測繪工作的質(zhì)量。

3 無人機(jī)在地形測繪工程中的應(yīng)用要點與工作流程

明確無人機(jī)在地形測繪工程中的具體操作要求和應(yīng)用方式，通過科學(xué)方式進(jìn)行管理，可以有效降低各種不良影響，提升地形測繪質(zhì)量。在地形測繪工程中，無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用要點和工作流程如下。

3.1 應(yīng)用要點

3.1.1 三角測量。地形測繪工程應(yīng)用無人機(jī)進(jìn)行測量，可以通過航空攝影的方式進(jìn)行測繪。工作人員操作無人機(jī)，在GPS定位技術(shù)的輔助下可以獲得全面精準(zhǔn)的目標(biāo)地理信息。

無人機(jī)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(jìn)行處理，將無人機(jī)、測量儀器以及測量地域地貌相結(jié)合，可以提升測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。為此，測量作業(yè)前，人們要根據(jù)實際情況調(diào)整儀器，合理設(shè)置參數(shù)。

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

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

對于復(fù)雜程度高、測量難度大的區(qū)域，可以進(jìn)行標(biāo)記，再統(tǒng)一進(jìn)行立體信息編碼，達(dá)到提升測量質(zhì)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(jī)處理數(shù)據(jù)，根據(jù)要求進(jìn)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(yīng)用兩種技術(shù)，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(zhì)量。

數(shù)據(jù)采集后，為了提升數(shù)據(jù)采集的精準(zhǔn)性，要對其進(jìn)行二次檢查，提升數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。在進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集中，要提升無人機(jī)的相機(jī)分辨率。通過無人機(jī)進(jìn)行測繪數(shù)據(jù)處理時，要重視數(shù)據(jù)檢測，強(qiáng)化數(shù)據(jù)分析，增強(qiáng)數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，進(jìn)而為測繪工作奠定基礎(chǔ)。

3.1.4 優(yōu)化像控點測量流程。工程測繪應(yīng)用無人機(jī)遙感測繪技術(shù)，要合理布置圖像控制點。第一，根據(jù)測區(qū)實際范圍，進(jìn)行自由網(wǎng)絡(luò)發(fā)射區(qū)域的效果測試，通過自由網(wǎng)進(jìn)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(biāo)測量范圍地形和地貌特征進(jìn)行分析，做好圖像控制點照片質(zhì)量管控。第三，進(jìn)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(bǔ)測操作。無人機(jī)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(zhì)量。

基于測量結(jié)果，要合理調(diào)整觀測點，消除無人機(jī)測量盲區(qū)。在地形測繪中，無人機(jī)具有整體性強(qiáng)、全面性強(qiáng)的優(yōu)勢，及時補(bǔ)測可以有效降低無人機(jī)測量盲點。

隱蔽性強(qiáng)、地形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的區(qū)域無法通過無人機(jī)進(jìn)行補(bǔ)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(zhǔn)度[3]。

3.2 工作流程

3.2.1 作業(yè)準(zhǔn)備處理。要做好資料、設(shè)備和相機(jī)檢測分析。另外，要收集測區(qū)基礎(chǔ)資料信息，分析基礎(chǔ)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(jìn)行相機(jī)檢校，獲得精準(zhǔn)的相機(jī)內(nèi)方位元素和光學(xué)畸變參數(shù)。檢校飛行平臺設(shè)備，根據(jù)要求進(jìn)行常規(guī)檢查，為航攝作業(yè)做好基礎(chǔ)保障，使得航拍平臺各設(shè)備的各項技術(shù)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(shè)計。通過軟件進(jìn)行飛行航線設(shè)計，滿足測圖精度要求，提升飛行效率。二是控制點布設(shè)及測量。在地面架設(shè)GNSS基準(zhǔn)站，通過PPK后處理動態(tài)差分技術(shù)達(dá)到提升定位解算精度的目的。要保障控制點布設(shè)符合規(guī)范的要求，合理布設(shè)地面控制點，通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)掌握控制點坐標(biāo)。

3.2.3 影像獲取。根據(jù)要求進(jìn)行起飛前檢查分析、無人機(jī)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(jī)航拍的安全性，起飛前要根據(jù)要求進(jìn)行嚴(yán)格檢查。主要內(nèi)容如下：進(jìn)行g(shù)Box狀態(tài)檢查、相機(jī)檢查、跟蹤器檢查、升降翼檢查、發(fā)射架檢查、空速反應(yīng)檢查、飛機(jī)定位檢查，各項合格之后，根據(jù)要求起飛無人機(jī)。

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

3.2.3.3 數(shù)據(jù)整理及檢查?，F(xiàn)場進(jìn)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(jìn)行照片質(zhì)量檢驗，分析是否存在模糊不清等問題。對航飛成果質(zhì)量進(jìn)行全面檢查，檢查完畢后根據(jù)質(zhì)量問題確定是否需要進(jìn)行補(bǔ)攝飛行。

4 無人機(jī)在測繪工程中的應(yīng)用技術(shù)

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

4.1 航拍技術(shù)

在測繪工程中，無人機(jī)航拍任務(wù)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(wǎng)、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(jī)進(jìn)行處理，通過控制拍攝時間來提升拍攝質(zhì)量。一般狀態(tài)中，無人機(jī)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(xué)方式進(jìn)行規(guī)劃，保障無人機(jī)測繪任務(wù)的全面開展[5]。

4.2 建立測量區(qū)域控制網(wǎng)

測繪人員要明確測繪工程任務(wù)，嚴(yán)格遵循工作流程，保證無人機(jī)測繪質(zhì)量。第一，細(xì)化待測區(qū)域的任務(wù)，建立控制網(wǎng)絡(luò)。第二，通過設(shè)置GPS坐標(biāo)點進(jìn)行三維坐標(biāo)系處理，提升各項信息數(shù)據(jù)處理速度。要進(jìn)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(jìn)行原始影像數(shù)據(jù)的處理，消除相機(jī)的畸變?nèi)毕?。要利用平差操作，獲得影像空間坐標(biāo)、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(jī)測量中，要注意天氣等因素，通過適宜的平臺和軟件進(jìn)行處理，充分提升無人機(jī)測量的精準(zhǔn)度。無人機(jī)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(chǎn)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(fēng)力因素的影響。

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

4.3 遙感技術(shù)

遙感技術(shù)在無人機(jī)測繪中應(yīng)用廣泛。遙感技術(shù)可以利用小型數(shù)碼相機(jī)進(jìn)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(shù)具有較強(qiáng)的機(jī)動性和良好的適應(yīng)性，在基建工程中應(yīng)用廣泛。無人機(jī)可以運(yùn)用遙感技術(shù)和正射影像勾繪技術(shù)進(jìn)行處理，有效保障測量的精準(zhǔn)性。

4.4 無人機(jī)低空航測技術(shù)

無人機(jī)通過動力系統(tǒng)進(jìn)行自主飛行，到達(dá)一定高度后進(jìn)行飛行測繪。無人機(jī)具有低空航測系統(tǒng)，此系統(tǒng)通過特寬高清數(shù)碼相機(jī)，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(jìn)行校驗處理，有效控制誤差，滿足無人機(jī)低空航測的實際需求[6]。

5 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)不斷發(fā)展，人們要合理應(yīng)用各項先進(jìn)技術(shù)，有效提升工作質(zhì)量。無人機(jī)可以進(jìn)行低空作業(yè)，機(jī)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

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