張中福

（貴州省地質(zhì)調(diào)查院 貴陽(yáng) 550081）

傳統(tǒng)模式下進(jìn)行地形圖測(cè)量會(huì)受到地形、地勢(shì)等外界因素的影響，測(cè)量環(huán)節(jié)需要耗費(fèi)大量的人力和物力，并且效果不佳。近些年來(lái)，隨著科技的飛速發(fā)展，無(wú)人機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。在地形圖測(cè)量中應(yīng)用無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)能夠降低誤差，為測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提供保障，并且無(wú)人機(jī)技術(shù)使用便捷，對(duì)環(huán)境要求較低，同傳統(tǒng)人工測(cè)量方式相比，其測(cè)量范圍更大、測(cè)量結(jié)果更具準(zhǔn)確性，成本更低，目前已經(jīng)成為地形圖測(cè)量的最佳選擇，為地形圖測(cè)量工作提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

1 無(wú)人機(jī)技術(shù)概念

無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)人工測(cè)繪技術(shù)的突破和創(chuàng)新，為測(cè)繪發(fā)展開(kāi)辟了全新的方向，隨著測(cè)繪工程的與日俱增，無(wú)人機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用已經(jīng)成為了必然趨勢(shì)。無(wú)人機(jī)技術(shù)主要是通過(guò)無(wú)線電遙控裝置或者機(jī)載計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，將小型數(shù)字相機(jī)或者掃描儀作為機(jī)載遙感裝置，設(shè)置地面站和相應(yīng)的測(cè)繪軟件。其主要組成部分包括航攝飛行平臺(tái)（UVA）、數(shù)據(jù)采集部分、POS 信息及飛行控制部分。根據(jù)相關(guān)研究顯示，目前大多數(shù)無(wú)人機(jī)測(cè)繪是在價(jià)格低廉的無(wú)人機(jī)型號(hào)上進(jìn)行，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)硬件的發(fā)展以及電池壽命的進(jìn)步，多數(shù)測(cè)繪工作應(yīng)用四軸飛行器無(wú)人機(jī)模型[1]。

目前，無(wú)人機(jī)能夠迅速獲得數(shù)據(jù)，通過(guò)軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的建模、管理和共享，為測(cè)繪人員提供數(shù)據(jù)參考。

2 無(wú)人機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀

同傳統(tǒng)的人工地形圖測(cè)繪及影像航拍方法相比，無(wú)人機(jī)技術(shù)能夠節(jié)約3倍以上的時(shí)間及成本。傳統(tǒng)模式下地形圖測(cè)量工作需要數(shù)天或者數(shù)周的時(shí)間完成，而使用無(wú)人機(jī)技術(shù)僅需要數(shù)小時(shí)便能夠完成，并且還能夠快速完成建模分析。目前，越來(lái)越多的公司開(kāi)始將航空數(shù)據(jù)整合至工作步驟中，旨在簡(jiǎn)化流程提高工作效率。無(wú)人機(jī)作為一種先進(jìn)的采集設(shè)備，也改變了測(cè)繪的運(yùn)行方式，帶來(lái)了極大的效益?，F(xiàn)建筑業(yè)、農(nóng)業(yè)、采礦和測(cè)量行業(yè)的諸多公司都開(kāi)始對(duì)無(wú)人機(jī)技術(shù)大力投資，無(wú)人機(jī)的市場(chǎng)市值也在與日俱增，主要原因?yàn)檎蜕虡I(yè)對(duì)于其需求的不斷提升。

3 無(wú)人機(jī)技術(shù)在測(cè)繪方面的優(yōu)勢(shì)

新型無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)得到了各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，并且發(fā)展迅速，新技術(shù)的應(yīng)用也使地形圖測(cè)量工作變得更加輕松。

3.1 具有快速的響應(yīng)能力

為了降低外界因素對(duì)于無(wú)人機(jī)運(yùn)行的影響，測(cè)量人員通常會(huì)使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行低空飛行。除此之外，低空飛行及起飛及降落的地區(qū)要求較低。在起飛和降落時(shí)無(wú)人機(jī)需要在較為平坦的路面上進(jìn)行緩沖。

3.2 較高的時(shí)效性和性?xún)r(jià)比

相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)，無(wú)人機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其能夠在短時(shí)間內(nèi)高效完成工作，將相應(yīng)材料提供給用戶(hù)，并且無(wú)人機(jī)成本較低。同傳統(tǒng)模式下人工測(cè)量方式相比，無(wú)人機(jī)技術(shù)效率更高。通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，工作人員能夠在一天內(nèi)完成幾十平方千米的測(cè)量工作。

3.3 安全性和靈活性較強(qiáng)

同載人飛機(jī)相比，無(wú)人機(jī)在降落的過(guò)程中不需要指定的區(qū)域，所以工作人員在測(cè)量過(guò)程中，通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)的使用能夠提高工作效率[2]。并且無(wú)人機(jī)受地形因素影響較小，不同的地形中均可以進(jìn)行測(cè)量，大大提高了測(cè)量工作效率。并且一些需要測(cè)量的地形具有一定的復(fù)雜性，如果使用無(wú)人機(jī)技術(shù)可以降低風(fēng)險(xiǎn)，提高測(cè)量工作的安全性。

4 無(wú)人機(jī)技術(shù)在當(dāng)前測(cè)繪中的應(yīng)用

4.1 航線規(guī)劃與像控點(diǎn)設(shè)置

使用無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)行地形圖測(cè)量的過(guò)程中，首先應(yīng)對(duì)無(wú)人機(jī)使用流程有充分的了解，與拍攝區(qū)域的地形地貌特征相結(jié)合，明確拍攝GSD分辨率、航向旁向重疊率以及航線情況。進(jìn)行測(cè)繪前應(yīng)選擇合適的天氣，與風(fēng)向相結(jié)合對(duì)無(wú)人機(jī)飛行方向進(jìn)行調(diào)整，飛行區(qū)域應(yīng)大于實(shí)際面積。像控點(diǎn)是地形圖測(cè)量的重要依據(jù)，通常情況下，設(shè)置像控點(diǎn)需要選擇特征明顯的點(diǎn)或者人工布置像控點(diǎn)。在進(jìn)行密度和位置的設(shè)置時(shí)應(yīng)與相關(guān)要求相符。

4.2 空中三角測(cè)量

將無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于地形圖測(cè)繪中，通過(guò)GPS、IMU 等能夠得到拍攝瞬間POS 姿態(tài)信息，攝影測(cè)量分析的關(guān)鍵內(nèi)容為空中三角測(cè)量。通過(guò)CCD相機(jī)能夠得到地面數(shù)據(jù)，使用POS進(jìn)行空中三角測(cè)量，實(shí)現(xiàn)同名像點(diǎn)的匹配。

4.3 立體采編

無(wú)人機(jī)技術(shù)的主要作用包括空中攝影測(cè)量，對(duì)地形、地質(zhì)信息進(jìn)行整合，采編測(cè)量地區(qū)的立體像，保證信息具有一定的精確性和完整性，加強(qiáng)對(duì)地形地勢(shì)數(shù)據(jù)以及物體線節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的控制，通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)得到數(shù)據(jù)的分析，獲得更加準(zhǔn)確的地形圖測(cè)量數(shù)據(jù)。如果需要測(cè)量建筑物，那么便需要使用DOM 影像成果，實(shí)施線劃處理。一些地區(qū)地形具有一定的復(fù)雜性，所以需要提前內(nèi)業(yè)標(biāo)定，之后結(jié)合外業(yè)調(diào)繪，有效采編信息[3]。

4.4 數(shù)字線劃圖和正射影像

為了使數(shù)字線劃圖工作的順利進(jìn)行，需要應(yīng)用相關(guān)數(shù)據(jù)開(kāi)展數(shù)據(jù)編輯工作，確保數(shù)據(jù)及格式的準(zhǔn)確性。在大比例尺地圖測(cè)繪中應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)時(shí)，首先要建立對(duì)應(yīng)的數(shù)字表面模型DSM，使操作流程趨于規(guī)范化，最大程度降低人工操作導(dǎo)致的誤差，進(jìn)而確保工作的可靠性。根據(jù)實(shí)際需要，測(cè)繪系統(tǒng)能夠自動(dòng)生成DSM，在數(shù)據(jù)的影像下開(kāi)展濾波處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)及影像格式的轉(zhuǎn)化，進(jìn)而進(jìn)行接下來(lái)的操作。

4.5 補(bǔ)測(cè)操作

分析和處理無(wú)人機(jī)采集地形圖數(shù)據(jù)的過(guò)程中，為了能夠?qū)ξ茨軠y(cè)量到的地區(qū)進(jìn)行補(bǔ)測(cè)，預(yù)先外業(yè)可以使用快拼影像。對(duì)于一些地形地勢(shì)復(fù)雜的地區(qū)，無(wú)人機(jī)測(cè)繪也存在一定的難度時(shí)，可以有效結(jié)合人工測(cè)量和傾斜攝影測(cè)量?jī)煞N方法，通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)測(cè)量結(jié)果與人工測(cè)量結(jié)果的對(duì)比，提高測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，合理設(shè)置參數(shù)，根據(jù)操作規(guī)范進(jìn)行，無(wú)人機(jī)測(cè)量能夠有效滿足大比例尺測(cè)量圖關(guān)于精度的要求[4]。

5 無(wú)人機(jī)在今后測(cè)繪領(lǐng)域的發(fā)展方向及趨勢(shì)

新時(shí)代的大背景下，信息技術(shù)同無(wú)人機(jī)的結(jié)合讓其成為測(cè)繪領(lǐng)域的重要方式，得到了測(cè)量工作的廣泛應(yīng)用。并且無(wú)人機(jī)技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)、續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、操作簡(jiǎn)便、結(jié)果準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)，但是無(wú)人機(jī)技術(shù)仍存在諸多不足之處，一些難題仍亟需解決。

在測(cè)量過(guò)程中，無(wú)人機(jī)對(duì)于突發(fā)事件的處理能力十分重要，在復(fù)雜地形中，需要無(wú)人機(jī)具有較高的機(jī)動(dòng)性能，能夠適應(yīng)復(fù)雜地形的環(huán)境。一些環(huán)境對(duì)于無(wú)人機(jī)要求較高，操作失誤可能會(huì)導(dǎo)致其損壞。部分無(wú)人機(jī)受風(fēng)力因素影響較大，這也導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)誤差。所以應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其適應(yīng)能力的完善和研究。無(wú)人機(jī)抗風(fēng)能力及環(huán)境適應(yīng)力得到了提升，測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用也會(huì)更進(jìn)一步。其次，部分無(wú)人機(jī)承載力較差，傳感器精度不佳，所以需要研究出先進(jìn)的傳感器，提升無(wú)人機(jī)承載力，進(jìn)而確保無(wú)人機(jī)測(cè)量的準(zhǔn)確度。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，無(wú)人機(jī)技術(shù)在地形圖測(cè)量中具有諸多優(yōu)勢(shì)，同傳統(tǒng)測(cè)量方式相比靈活簡(jiǎn)便、效率和準(zhǔn)確性更高。但是無(wú)人機(jī)技術(shù)在未來(lái)測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用中仍然存在一定的不足，所以在今后的研究中，應(yīng)不斷優(yōu)化和完善無(wú)人機(jī)技術(shù)，為無(wú)人機(jī)在測(cè)量領(lǐng)域的普及提供動(dòng)力，進(jìn)而促進(jìn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。