萬大進

（貴陽市測繪院，貴州 貴陽 550001）

大比例尺地形圖指比例尺在1:500~1:10萬之間的地形圖，廣泛用于城市規(guī)劃與管理、自然資源規(guī)劃與管理、工廠或礦山設(shè)計與施工、橋梁或道路設(shè)計與施工等各行各業(yè)。因此，大比例尺地形圖的測制在國家建設(shè)、經(jīng)濟發(fā)展中有著舉足輕重的作用，常常是“項目未動，測圖先行”。同時，現(xiàn)今地形圖數(shù)據(jù)建庫已是大勢所趨，這也對地形圖數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性提出了更高的要求，對大比例尺地形圖的持續(xù)更新是一件必不可少且需要長期保持的任務(wù)。

大比例尺地形圖的更新工作同時也是國家的一項非常重要的基礎(chǔ)工作，是關(guān)系到民生的公益性事業(yè)。一般來說，此項工作都由國家專門的事業(yè)性測繪單位完成。但是，由于單位性質(zhì)的特殊性，除了更新基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)，測繪單位往往還有其他工作需完成，所以，如何高效率、高質(zhì)量地對大比例尺地形圖進行更新是承擔(dān)更新任務(wù)的測繪單位應(yīng)當(dāng)破解的難題。在經(jīng)濟飛速發(fā)展的今天，城市地形地貌的變化也日新月異，傳統(tǒng)的測繪方法可說是捉襟見肘，測繪單位亟需尋求一種能與時俱進的方法來突破現(xiàn)狀。而測繪無人機的出現(xiàn)無疑給我們帶來了新的希望。

一直以來，測繪對于國家與行業(yè)的發(fā)展都非常重要，傳統(tǒng)大比例尺地形圖的測繪方法，大多采用全站儀、GPS-RTK等儀器設(shè)備，由測繪工作人員到野外進行實地操作，而后與內(nèi)業(yè)機助制圖系統(tǒng)相結(jié)合，是一套從野外數(shù)據(jù)采集到內(nèi)業(yè)成圖處理的全過程的、高自動化和數(shù)字化的全野外數(shù)字測圖系統(tǒng)，具有高機動化、成圖精度高、全數(shù)字化、數(shù)據(jù)完整性高等優(yōu)點，是地形圖測繪中不可或缺的一種方法。但是，在測繪條件不佳時，則需測繪工作人員跋山涉水、手提肩扛，甚至冒著生命危險來進行工作。大大地受到環(huán)境因素的制約，且效率較低、成本較高，大型測繪項目往往需投入較多的人力物力，同時工期耗時較長。這種方法受到地理環(huán)境、氣候條件的限制很大，測繪過程中作業(yè)效率無法得到保障。

近年來，隨著通信、飛控、傳感、導(dǎo)航等各類軟硬件技術(shù)的快速發(fā)展，無人機產(chǎn)業(yè)迎來了迅猛增長，測繪型無人機的出現(xiàn)，意味著測繪行業(yè)的革命也悄無聲息的一步步到來，我國的測繪單位正面臨著巨大的挑戰(zhàn)。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截至2019年我國測繪無人機數(shù)量已超過2000架，行業(yè)從業(yè)人員接近40萬，無人機測繪市場成長為200億民用無人機市場的重要組成。靠著各方面的優(yōu)勢加持，測繪無人機已引發(fā)熱潮。利用無人機進行大比例尺地形圖的繪制已然成為測繪地理信息行業(yè)的發(fā)展趨勢，它將帶給測繪單位新的思考，在市場競爭中也給測繪單位帶來新的優(yōu)勢。無人機的出現(xiàn)，對傳統(tǒng)測繪方法無疑是一個巨大的沖擊。

與傳統(tǒng)測繪方法相比，無人機測繪具有以下優(yōu)點：

1 效率高

大比例尺地形圖的測繪，傳統(tǒng)的全野外數(shù)字測圖需要測繪工作人員使用全站儀、GPS-RTK等設(shè)備徒步逐個采集地形碎部點，遇到復(fù)雜的地形，還需人工勾畫草圖，雖然現(xiàn)在的新型全站儀普遍搭載免棱鏡測量模式，大多情況下無須人工架設(shè)測桿即可采集大部分測量點，但在一些特殊環(huán)境下仍需人工立桿，測量過程中存在許多不便之處；GPS-RTK的測量條件限制則更多，對環(huán)境的要求非常高，在許多地形環(huán)境都無法接收足夠衛(wèi)星信號，無法得到固定解坐標(biāo)。傳統(tǒng)測繪方法中每一個點的外業(yè)采集均需人工用測量儀器一個一個去完成，經(jīng)常需要至少兩人配合才能完成工作，規(guī)模稍小的測繪單位根本無法承接大型項目，規(guī)模大的單位也需要投入巨大的人力物力才能完成大型項目，常常得不償失，利潤極低。因此由于傳統(tǒng)測繪效率低、成圖慢、工期長的特點，常常無法給測繪單位帶來高額的利潤，也無法最大限度滿足甲方單位需求。

航空攝影技術(shù)雖然能大范圍進行測圖，然而由于只能得到測區(qū)的正射影像圖，且飛行高度較高，局限性非常大，基本無法滿足1:500比例尺地形圖以及更大比例尺的地形圖的精度要求，而測繪無人機的出現(xiàn)則打破了這種限制，現(xiàn)在的測繪無人機可同時搭載多臺傳感器，飛行中可同時從垂直方向和側(cè)面多角度采集測區(qū)影像，其靈活性和可操作性使測區(qū)基本沒有死角，獲得的全方位影像數(shù)據(jù)可通過專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件處理成數(shù)字三維模型，進而通過內(nèi)業(yè)軟件可以處理得到大比例尺地形圖成果，而且成果的平面精度頗高。整個作業(yè)過程僅需人工布置少量外業(yè)像控點，操控?zé)o人機采集測區(qū)影像數(shù)據(jù)，內(nèi)業(yè)處理影像數(shù)據(jù)，最后再外業(yè)巡視測區(qū)內(nèi)較為復(fù)雜的片區(qū)，采集適量地形點來復(fù)核高程值即可，而且僅需數(shù)名作業(yè)人員即可完成大面積的測繪工作。無人機測繪大大縮短了作業(yè)工期，且解決了地形環(huán)境復(fù)雜、氣候條件困難造成的人工測繪難度高甚至無法測繪的問題，效率和可靠性更高，能最大程度地滿足甲方單位的需求。

2 測繪成本低

在測繪區(qū)域較大，環(huán)境較為復(fù)雜時，傳統(tǒng)測繪往往需要投入大量的人力和物力才能保障工程進度，進場前就需要進行很多前期準(zhǔn)備，在測繪過程中，需要投入多個測量小組使用多臺儀器設(shè)備同時作業(yè)，還需配備多臺車輛來解決后勤問題，且工期往往較長，如在異地，住宿和餐飲的成本也不可低估。整個項目測繪下來，成本預(yù)算往往不能得到有效控制，利潤的提升空間非常有限。

而新興的無人機測繪方式將有效地解決上述問題，現(xiàn)階段某些無人機續(xù)航已可持續(xù)90min，如此長的飛行時間里一架無人機在一次航飛中就可采集巨量影像數(shù)據(jù)，覆蓋面積可達數(shù)個平方公里，在作業(yè)效率大大提高的同時，還將大幅降低生產(chǎn)成本。整個作業(yè)過程僅需寥寥數(shù)人、一架無人機、一臺GPS用來布置像控點，數(shù)臺電腦用來進行內(nèi)業(yè)處理便可完成，成本遠遠低于傳統(tǒng)人工測繪，在競爭中更具價格優(yōu)勢。因此，無人機的應(yīng)用可以大幅降低測繪成本預(yù)算，大幅提高利潤。

3 安全性高

傳統(tǒng)測繪中，受限于測區(qū)自然地理條件，加上測繪過程中需要作業(yè)人員親自走到、看到，因此，即便在安全生產(chǎn)意識加強的今天，作業(yè)人員萬般小心的情況下，在野外采集數(shù)據(jù)時仍難免不時有安全事故發(fā)生。

無人機測繪生產(chǎn)過程中，雖也存在空中管制問題，但只要嚴(yán)格遵守當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)管制規(guī)定，僅在準(zhǔn)飛區(qū)域由具有駕駛資格的人員嚴(yán)格按照無人機操作說明書飛行，基本不會存在安全問題。因此，相較于傳統(tǒng)人工測繪，無人機測繪具有更高的安全性，作業(yè)人員的人身安全將得到更大的保障。

案例：某測區(qū)地處高原，城郊約25km2，有山地、農(nóng)田、湖泊及部分居民區(qū)。

人工測繪預(yù)算：

20人人工測繪需約20d，換成5人工作量約為80d；每人日薪及差旅補助200元，共需約8萬元。

無人機航測預(yù)算：

外業(yè)2d，4人參與內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理共需約10d出圖，每人日薪及差旅補助200元，共需約8000元。

由此可得結(jié)論：

（1）產(chǎn)生的成本費用：無人機航測費用僅僅是人工測繪費用的1/10左右，這還沒有計算儀器設(shè)備成本，否則更加不堪設(shè)想。

（2）項目工期：無人機航測工期僅僅是人工測繪的1/2，且參與人數(shù)更少，若二者參與人數(shù)一樣，無人機航測工期更將成倍縮短。

（3）項目投入人員：本項目中，人工測繪投入人員為無人機航測投入人員5倍之多，意味著人工測繪的單位將支付更多的薪水，且人多造成平時的管理更加費力。

（4）精度質(zhì)量：由于測繪工作中成圖精度受人為因素影像非常大，認真負責(zé)的作業(yè)人員制圖往往質(zhì)量更高，可以讓甲方更加滿意；粗心不負責(zé)的人繪制的部分常常導(dǎo)致項目整體質(zhì)量下降，造成集體返工甚至后繼項目流失。無人機航測僅需少量務(wù)實能干的工作人員即可高效完成，在項目的質(zhì)量控制中更具備優(yōu)勢，常?？梢赃_到甚至超過項目預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，從而能得到甲方認可并獲得更多后續(xù)項目，對測繪單位的發(fā)展更有助力。

（5）企業(yè)發(fā)展及效益：由于無人機航測費用低、工期短，可以使測繪單位迅速擴大5~20倍的業(yè)務(wù)量和效益，且無須投入大量人工，在大型項目上更具競爭優(yōu)勢，可同時承接更多項目，更有機會發(fā)展為行業(yè)領(lǐng)先者。

（6）無人機航測可獲得整個區(qū)域的正射影像實景圖，從而使規(guī)劃工作更加具體，非專業(yè)人員也能輕易看懂，在項目匯報時更能清楚說明問題。人工測繪只能獲得專業(yè)數(shù)字線劃圖，用于專業(yè)人員使用，有時不能滿足甲方的要求。

4 結(jié)語

在經(jīng)濟、科技發(fā)展日新月異的今天，測繪市場的競爭也愈加激烈，測繪單位若仍想依靠傳統(tǒng)技術(shù)在市場中立足，無疑是一條絕路。只有掌握了新技術(shù)、新設(shè)備才能在如此殘酷的市場競爭中擁有一席之地，而測繪無人機將成為測繪單位們最為強力的一把武器。

雖然無人機測繪擁有極多的優(yōu)點，但國家在使用中仍需加強監(jiān)管，而使用者也應(yīng)當(dāng)自覺遵守相關(guān)法律法規(guī)，做到規(guī)范使用。同時，由于在數(shù)據(jù)采集時更加便捷、快速、流通和開放，數(shù)據(jù)覆蓋面廣，無人機測繪數(shù)據(jù)面臨一定的安全問題，測繪單位在使用過程中必須不斷加大保密力度。隨著無人機設(shè)備和數(shù)據(jù)處理軟件的不斷升級、不斷優(yōu)化，無人機測繪的作業(yè)方法也將不斷成熟、先進。無人機雖不可能百分百取代傳統(tǒng)測繪儀器，但我們可以通過二者結(jié)合互補的形式，充分發(fā)揮無人機的上述優(yōu)點，開發(fā)出更多可能性，為測繪單位帶來更優(yōu)質(zhì)的作業(yè)方式以及更豐厚的利潤，為測繪從業(yè)者帶來更高的回報，也為測繪行業(yè)帶來新的變革。