doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2025.06.048

中圖分類號：P231；V 279+.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編碼：1672-7274（2025）06-0144-03

Research on the Application of Unmanned Aerial Vehicle Photogrammetry Technology in Digital Terrain Surveying

LIU Shihang （Sichuan Surveying and Mapping Geographic Information Bureau Surveying andMapping TechnologyServiceCenter，Chengdu 61oo36，China）

Abstract： Land resources are the most basic strategic resources，and conducting topographic surveys is one of the key measures to ensure efficient development of land resources. Unmanned aerial vehicle photogrammetry technology is anew type of measurement technology developed based onadvanced digital technologyand remote sensing technology，whichcanasist in theautomation transformationof terrain measurement work，improve terrain measurement accuracyand quality.In the new era of digital and intellgent development in terrain measurement， relevant departments need to studyand atach importance to unmanned aerialvehiclephotogrammetry technology，and improve the levelof terain measurement through unmanned aerial vehicle photogrammetry technology.This article analyzes the advantages of unmanned aerial vehicle photogrammetry technology in digital terrain measurement，and summarizes and elaborates on specific application strategies.

Keywords： drone; photogrammetry; digitization; topographic survey; application

地形測量是國土資源管理的重要內(nèi)容，是指通過測繪技術(shù)對土地資源的位置、面積、形狀、權(quán)屬等相關(guān)信息進(jìn)行測量計算，從而得到各項相關(guān)數(shù)據(jù)用于后續(xù)分析，為土地用途、等級評定提供參考。近年來我國對于地形測量要求不斷提高，如何確保測量質(zhì)量，提高地形測量自動化程度是未來發(fā)展的必然趨勢，針對無人機(jī)攝影測量技術(shù)在數(shù)字化地形測量中的應(yīng)用需要相關(guān)加以研究。

1 無人機(jī)攝影測量技術(shù)概述

1.1無人機(jī)攝影測量技術(shù)的內(nèi)涵

無人機(jī)攝影測量技術(shù)的優(yōu)勢在于自動化、智能化程度高，將無人機(jī)攝影測量技術(shù)與地理信息系統(tǒng)、高精度攝影設(shè)備結(jié)合使用，能夠有效提高測量精確度和質(zhì)量。無人機(jī)攝影測量的具體參數(shù)限定要求如表1所示。

1.2無人機(jī)攝影測量系統(tǒng)的組成

（1）地面保障系統(tǒng)。地面保障系統(tǒng)包括設(shè)備檢測裝置、安全設(shè)備、運(yùn)輸裝置和緊急處理裝置等，用于為無人機(jī)航空提供基本保障措施。

（2）地面監(jiān)控系統(tǒng)。地面監(jiān)控系統(tǒng)包括無線電遙控裝置、信號接收裝置、供電設(shè)備和監(jiān)控軟件等，主要功能是使無人機(jī)按照設(shè)置路線飛行，并對無人機(jī)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，根據(jù)航行情況對無人機(jī)進(jìn)行實(shí)時控制。

（3）數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)。數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)自動攝影的關(guān)鍵，主要由高精度數(shù)碼攝影機(jī)和各類附設(shè)裝置組成，用于完成航空攝影測量任務(wù)。

（4）飛行控制系統(tǒng)。由控制板、空氣傳感器、速度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器組成，采用INS和GPS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無人機(jī)自動導(dǎo)航、飛行、定位。

（5）數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。分為空中數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和地面數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)兩部分，空中數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由數(shù)據(jù)傳輸裝置、天線、數(shù)據(jù)接口、高清攝像頭和圖傳發(fā)射模塊五部分組成，地面數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由數(shù)據(jù)傳輸天線、電臺和計算機(jī)系統(tǒng)組成，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是無人機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時通信傳輸?shù)年P(guān)鍵。

2 無人機(jī)攝影測量技術(shù)的優(yōu)勢

2.1操作簡單

無人機(jī)設(shè)備具有操作便捷的優(yōu)勢，對于操作人員的業(yè)務(wù)能力要求非常低，傳統(tǒng)地形測量多采用人工勘測，因而對測量人員的勘測能力和職業(yè)技能要求非常高，容易因各種因素影響地形測量質(zhì)量。無人機(jī)攝影測量的自動程度高，能夠有效提高測量效率、減少人力成本，工作人員只需要通過控制中心實(shí)時監(jiān)控?zé)o人機(jī)航空安全即可，因而與傳統(tǒng)地形測量相比，無人機(jī)攝影測量技術(shù)具有更高的效率和效益。

2.2測量效果好

除操作簡單、效率高外，無人機(jī)攝影測量還具有精度高、測量質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn)。無人機(jī)具有非常高的響應(yīng)速度和精確性，因而穩(wěn)定性高、效率高，能夠有效縮短地形測量時間。同時無人機(jī)搭配的高精度數(shù)碼相機(jī)能夠滿足不同場景、環(huán)境的攝影需求，因而采用無人機(jī)攝影測量技術(shù)開展地形測量工作具有非常高的測量質(zhì)量。除此之外，無人機(jī)攝影測量技術(shù)還具有應(yīng)用靈活性高、適用范圍廣等優(yōu)勢，在任何野外環(huán)境、極端環(huán)境中都能夠正常穩(wěn)定運(yùn)行。因而對于地形測量工作而言，采用無人機(jī)攝影測量技術(shù)能夠有效確保測量工作得以順利開展，同時能夠起到提高測量質(zhì)量和精確度的效果。

2.3使用靈活性高

無人機(jī)攝影測量具有非常高的靈活性。在地形測量中需要測量人員保證測量結(jié)果真實(shí)、精確，無人機(jī)攝影測量的適用性高，能夠在任何環(huán)境中開展攝影測量。由于無人機(jī)對航空環(huán)境要求低，即使在惡劣、極端環(huán)境下也能保持穩(wěn)定飛行，因而攝影測量質(zhì)量非常高。無人機(jī)還能夠按照設(shè)定路線自動飛行，并在實(shí)際飛行中根據(jù)實(shí)際情況選擇最適合的航行路線和攝影角度，因而無人機(jī)攝影測量技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的靈活性非常高[]。

2.4成本低

無人機(jī)攝影測量技術(shù)與傳統(tǒng)人力測量、直升機(jī)航空測量相比，在成本支出方面具有更多優(yōu)勢。通常無人機(jī)攝影測量技術(shù)使用的無人機(jī)設(shè)備具有體積小的特點(diǎn)，因而對于飛行平臺的要求也比較低，同時測量全過程不需要額外采用人力成本，因而在測量效率和成本控制方面也遠(yuǎn)比人工測量更好，由于無人機(jī)攝影測量具有成本低、效率高、質(zhì)量好等優(yōu)勢，因而近年來在我國地形測量工作中的應(yīng)用頻率也非常高。

3 無人機(jī)攝影測量的常用配套技術(shù)

3.1 GPS技術(shù)

GPS技術(shù)是指全球定位系統(tǒng)，通過全球定位系統(tǒng)能夠?qū)y量區(qū)域的地質(zhì)、地形相關(guān)信息進(jìn)行精確測量，根據(jù)傳輸信息對地質(zhì)環(huán)境的實(shí)時動態(tài)進(jìn)行成像。GPS技術(shù)在無人機(jī)攝影中能夠起到非常好的輔助效果，幫助無人機(jī)實(shí)現(xiàn)精確定位、實(shí)時監(jiān)控，同時還能夠提高測量精確性和質(zhì)量。通過GPS技術(shù)有效提高地籍測量的時效性和效率，為后續(xù)土地資源規(guī)劃和開發(fā)提供更好的保障。

3.2 RTK技術(shù)

RTK測繪技術(shù)是新時代地籍測量工作中常用的檢測技術(shù)，多與GPS技術(shù)聯(lián)合使用。RTK測繪技術(shù)也被稱為RTK實(shí)時差分定位技術(shù)，RTK技術(shù)能夠通過三維坐標(biāo)來處理測繪數(shù)據(jù)。RTK技術(shù)能夠?qū)?shù)據(jù)通信技術(shù)與GPS技術(shù)進(jìn)行有效整合，從而提高測繪信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和精確度，在各類野外環(huán)境及較為惡劣的環(huán)境中均能夠起到較好的測繪和數(shù)據(jù)傳輸效果。RTK技術(shù)的原理是通過基準(zhǔn)站、數(shù)據(jù)鏈和流動站建立數(shù)據(jù)連接，由基準(zhǔn)站將觀測數(shù)值和GPS坐標(biāo)信息傳輸給流動站，流動站測繪對不同觀測站所收集的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理，通過觀測數(shù)據(jù)和坐標(biāo)位置進(jìn)行測算，從而得到具體定位。RTK測繪技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)厘米級別的定位測算，具有非常高的精確度，通過RTK實(shí)時差分定位技術(shù)能夠幫助無人機(jī)實(shí)現(xiàn)對各類野外環(huán)境的精確地形測量。除此之外利用數(shù)據(jù)通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)RTK通信系統(tǒng)還能夠提高數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量和穩(wěn)定性，從而確保無人機(jī)在不同野外環(huán)境中數(shù)據(jù)信息的穩(wěn)定傳輸，確保無人機(jī)攝影測量得以穩(wěn)定運(yùn)行[2]。

3.3遙感技術(shù)

遙感技術(shù)的原理是利用傳感器設(shè)備從遠(yuǎn)距離收集地理信息數(shù)據(jù)。通過無接觸方式完成測繪工作。遙感技術(shù)使用衛(wèi)星或航空器攜帶的傳感器，捕獲和記錄電磁波譜中的各種波段信息，以監(jiān)測和分析地球表面及大氣層的特性。目前遙感技術(shù)多與無人機(jī)攝影測量技術(shù)搭配，成為國土資源管控、地質(zhì)分析、環(huán)境檢測和城市規(guī)劃中的重要技術(shù)。目前市場環(huán)境中較為常見的影像處理技術(shù)包括特征融合處理和貝葉斯法處理兩種，首先將人造衛(wèi)星采集的信息數(shù)據(jù)通過電磁輻射的方式傳輸至分析中心，由計算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，而后通過測量目標(biāo)地圖與生成的影像進(jìn)行對比即可獲取測繪信息加以利用。通過遙感技術(shù)能夠?qū)?fù)雜環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)信息通過圖像的方式進(jìn)行呈現(xiàn)，以供相關(guān)人員分析。遙感技術(shù)具有精度高、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因而在新時代地籍測繪工作中得到廣泛應(yīng)用。

4 無人機(jī)攝影測量技術(shù)在數(shù)字化地形測量的應(yīng)用

4.1攝影測量準(zhǔn)備

在攝影測量前需要工作人員提前準(zhǔn)備，對測量區(qū)域進(jìn)行精確劃分，明確區(qū)域網(wǎng)的圖像布控點(diǎn)。通常在地形測量工程中圖像布控基線往往選定為4條，而如果測量區(qū)域情況特殊，如山區(qū)、森林覆蓋率較高的復(fù)雜地形中需要額外增設(shè)布控基線，從而確保圖像精確。無人機(jī)攝影測量的具體流程如下圖1所示。通常區(qū)域圖像布控點(diǎn)的選定需要通過GPS系統(tǒng)、RTK技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)加以處理。在明確測量區(qū)域并做好布控基點(diǎn)劃分后，工作人員還要根據(jù)需要收集的數(shù)據(jù)選擇不同測量精度的傳感器，并對傳感器和無人機(jī)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，確保設(shè)備能夠穩(wěn)定運(yùn)行。在無人機(jī)航空前需要工作人員在地面選定通信點(diǎn)，并提前將各項地面監(jiān)控設(shè)備和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)安全調(diào)試完成，而后通過網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)建立信息傳輸體系，并將數(shù)據(jù)控制中心與服務(wù)控制中心進(jìn)行連接，確保地形測量數(shù)據(jù)得以穩(wěn)定、高效傳輸[3]。

4.2空間三角測量

空間三角測量的原理是在測量目標(biāo)點(diǎn)某一方位選取固定基準(zhǔn)線，計算測量點(diǎn)與某一端點(diǎn)之間所形成的角度，以此來推算出測量點(diǎn)與測量目標(biāo)之間的距離。三角測量技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中需要在測量區(qū)域中設(shè)置加密點(diǎn)，加密點(diǎn)盡可能選擇測量區(qū)域內(nèi)較為顯著、突出的位置，并在布設(shè)時嚴(yán)格把控各個加密點(diǎn)之間的距離，確保加密點(diǎn)在地圖上的距離在 1km 以內(nèi)。在空間三角測量中無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)是常用的攝影方式，在無人機(jī)上設(shè)置一個角度傾斜的攝像機(jī)來實(shí)現(xiàn)不同角度的拍攝測量，通過傾斜攝像機(jī)能夠從不同角度進(jìn)行攝影，同時傾斜攝影機(jī)與常規(guī)攝影機(jī)之間還能夠形成三角空間，從而將需要進(jìn)行拍攝的區(qū)域進(jìn)行精確劃分。通過三角測量技術(shù)可以將拍攝區(qū)域中的元素進(jìn)行三維建模，從而使測繪人員可以從各個點(diǎn)來進(jìn)行測繪工作，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測繪技術(shù)的單點(diǎn)局限性[4]。

4.3地形測量數(shù)據(jù)分析

在無人機(jī)獲取地形測量數(shù)據(jù)后，通過通信技術(shù)將采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛婵刂浦行?，工作人員通過信息設(shè)備即可第一時間對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析利用，如采用CAD等繪圖軟件進(jìn)行分析測繪，對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化建模，從而將信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖像信息。將傳輸數(shù)據(jù)通過自動配置的方式加以處理，從而得到DSM數(shù)據(jù)并生成圖像，而后工作人員還需要通過數(shù)據(jù)濾波對圖像進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，確保圖像質(zhì)量滿足測量要求。確認(rèn)無誤后對圖像測量模塊加以優(yōu)化，確保最終圖像數(shù)據(jù)完全真實(shí)、正確后，即可將影像數(shù)據(jù)保存記錄[5]。

5 結(jié)束語

綜上所述，新時代地形測量成為我國國土資源規(guī)劃和環(huán)境分析的重要途徑，而在地形測量中使用無人機(jī)攝影測量技術(shù)能夠顯著提升測量工作的自動化、智能化程度，提高測量質(zhì)量和效率。因而相關(guān)人員需要加強(qiáng)對無人機(jī)攝影測量技術(shù)的研究，利用無人機(jī)攝影測量技術(shù)推動我國地形測量工作實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。

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