无人机技术在地形测量中的应用与精度分析
中铁大桥局第七工程有限公司 ,湖北 ·武汉 430050
【摘要】随着社会经济水平的提高，我国地形测量工作的覆盖范围不断扩大，面对复杂的地形条件，采用无人机技术能够保证地形测量的准确性，并且具有高精度、灵活性强、实时检测等优势。论文主要以此为基础对无人机技术在地形测量工作的应用进行分析。
【Abstract】With the improvement of social and economic level, the coverage of topographic survey in China is constantly expanding. Faced with complex topographic conditions, UAV technology can ensure the accuracy of topographic survey, with the advantages of high accuracy, flexibility and real-time detection and so on. Based on this, this paper mainly analyses the application of UAV technology in topographic survey.
【关键词】无人机；测量技术；地形测量；无人机测量
【Keywords】UAV; surveying technology; topographic survey; UAV survey
1 引言
随着当代科学的飞速发展，科学的方法和技术不再只属于某一类人的研究范畴，而是很多城市都开始追求高科技数字化的城市建设，希望自己的城市可以跟上世界前进的步伐。数字化的城市就需要对航空摄影测量对地形图的测绘要进行更加及时的更新和数据更正，而传统的航空摄影技术很难满足人们的需要，于是随着地理技术的不断升级，无人机航空摄影技术开始登上历史的舞台，它的出现很好地解决了传统摄影方式存在的局限性，传感器也可以从不同的方位来观察被拍摄物体的多角度情况，从而保证了数据的真实性与可靠性。
2 无人机航空测量技术概述
无人机航空测量技术是近年来发展的新型地形图测绘重要技术手段之一，该技术主要以无人机作为重要飞行平台，利用高分辨率的数码相机等先进设备作为传感器，充分借助3S技术在实际测绘过程中收集相关数据信息，并开展地形测绘工作，是涉及遥感技术、地理信息系统和全球定位系统三大重要内容的新型地形图测绘方式。和传统的地形图测绘技术相比，无人机航空测量技术在其实际应用过程中不仅具有成本较低、灵活敏捷度较高和结构较为简单等众多优势，具有精确度较高、作业效率较高等鲜明特征，为最大程度上满足现代地形测绘相关要求打下了坚实的基础[1]。
3 无人机航空摄影测量的特点
3.1 周期短、灵活度高
无人机在使用的过程中，其一大特点在于在飞行器飞行的过程中，不需要人员在内部进行操控，在控制的过程中主要是用无线的方式进行操控。在出现紧急任务的时候，可以随时对任务进行执行，广泛的监测相关区域并且形成准确清晰的图像数据。在此过程中单个无人机每周可以对1200平方公里的范围进行检测，与此同时无人机可以及时的总结处理检测到的信息资源，并且将相关的信息项管理基地当中进行传送，让工作人员的时间减少。与此同时和载人飞机相比无人机在起飞的过程中不会受到外界较大的影响，而且起飞时间短，在任务执行的过程中，需要考虑的外界干扰因素较小，在产生突发事件的过程中也能够高效的将任务完成。由于客观条件的影响，只需要进行飞行注册，让项目周期缩短，与此同时在起降的过程中对场地的要求也相对较少，操作非常灵活，在天气适宜的条件下，随时可以待命起飞执行任务。
3.2 便于操作
相比于卫星而言，无人机的机型比较小而且轻便，有很好的灵活性，方便工作人员的操作，工作人员也能够很好地把控无人机的起飞和降落的时间与位置，在开始测绘前，只要在系统中设定好既定路线就可以了，在测量的过程中可以将数据及时传送给监控室，从而防止了因为突发情况和事故而导致的数据丢失等问题。
3.3 高效、全方位测量
无人机除了获取地形平面数据之外，还可以对地形进行全方面的测量，将既定的目标、建筑物高分辨率等于遥感技术相结合，促使无人机测量力量不断扩大，对数据进行及时传输，从而真正实现全方位数据采集和拍摄。
3.4 响应能力强
众所周知，在无人机航空测量技术的实际应用过程中，由于无人机机械设备大多处于低空飞行的良好状态，因此不会受到不良天气状况和大气环境的消极影响，能在极大程度上精确快捷地采集到所需测量数据，并增强对所需测量数据的响应能力。与此同时，无人机航空测量技术可进一步借助当地局域网和计算机系统对所得到的数据信息资料进行实时有效的传输，借此方式快速有效地帮助地形图测绘人员获取航空拍摄相关数据信息和测量数据，进而快速绘制所需地形图[2]。
4 无人机技术在地形测量中的应用与精度提升措施
4.1 航线设计
需要对测区的地理环境进行分析，查找测试当中的高层建筑、水面以及一些军事设施，并且对测区当中的大小形状进行判断，合理的进行航拍飞行规划以及准备工作，对风向大小、云系高度以及光照强度等相关参数进行判断，并且与相机的焦距分辨率的要求和相互的参数相结合，与此同时还需要依照飞行过程中的海拔等因素对飞行航线进行计算。航线依照从东向西的顺序进行直线飞行，在特定条件下可以依照地形的走向、河流或者南北走向进行飞行，在飞行的过程中一定要保证航线的稳定。
4.2 无人机像控点布设
无人机技术应用在测绘活动当中时，需要首先做好布点工作，主要涉及两个方面，一方面是控制点的测量与设置，另一方面则是拍摄线路方面的内容。通过调整这两个位置来进行内部航线的规划，随后根据地形的实际情况做好航线的补充管理即可。利用GPS来进行节点的控制和连接，能够更好地根据检测的要求来实施高效测绘。实际上，在许多情况下，为了提升工作的稳定性，会选择更有针对性的测绘技术，确保网络统一以及合理配置，促进终端设备的传输效果。除此之外，利用流动站来进行参数的测量，结合区域的设置要求进行投影参数调整，能满足数据通讯的客观需要。在功能实现的过程中，需要提前做好无人机的设置工作，通过站点观测设置的方式来进行监测点的作业活动。
4.3 像片控制测量
在进行无人机拍摄期间，测区平高像控点主要采用区域网布设方案，在拍摄的过程中公设6条航线，并且在一定的飞行范围内布设了多个像控点，由于像控点相对比较多，一般情况下需采用小木桩作为标志。像控点在其中扮演着较为重要的角色，主要表现在以下几个方面：第一，像控点选刺。像控点在进行选刺的过程中，一般情况下选择在线状地物交角良好的交点上，或者点状地物中心，在相邻像片中需要影像具备较高的清晰度，以便对目标实施有效的联测；第二，像控点整饰。无人机航拍像片主要对其实施正面整饰，在此期间需要对平高点以及高程点进行有效的整饰，并以刺孔为中心，同时在此基础上进行圆形的绘制，其中在绘制的过程中需确定圆形直径，一般情况下为7mm，平高点颜色以红色为主，高程点以绿色为主，高程与点号通过分式表示。此外，在对像片反面进行整饰的过程中，需要使用铅笔，将图绘应放于方框内，并在旁边对其有效说明；第三，像控点观测。在对像控点联测期间，最常使用的技术为GPS－RTK测量技术，同时需要对像控点高程实施检验，以此使测量进行有效的加密[3]。
4.4 无人机空中三角测量模式
无人机技术在应用过程中经常借助三脚架来进行配合测量。在应用该技术时，一般需要经历以下步骤：第一，空中加密测量技术。加密测量技术能够实现针对性的空地位置加密设置，通过有效控制与管理来确保摄像的针对性，在测量过程中设置加密距离，并在出现一些特殊地形时可以及时处理，设置合理的高度差值就可以避免河道、山谷等特殊地形对测量工作带来的不利影响和限制。在平坦的地形环境当中，需要做好空中三角加密，通过添加数量控制的方式来解决规划自由边缘位置的问题。第二，空中三角加密点。在该技术的应用过程中，可以完成空中三角加密点的相关参数测量工作，可通过确定前期的内容来做好准备工作，涉及焦距、像素以及其他一系列的差值时，能够通过像素数据来进行调整，实现上下视差的连接，保持良好的残差基准值，对于后期的数据分析和调整具有良好的适应性。
5 结语
综上所述，通过对无人机摄像技术在地形测量过程中的应用，我们可以发现这项技术的诞生给工作人员的操作带来了巨大的便捷，而且传送回来的数据也是高清准确而且有很高的实效性，为工程测绘工作的开展提供有力的支持。
【参考文献】
[1]黄太平,马强,白春平.固定翼无人机航空摄影测量在大面积地形测量中的应用[J].科技展望,2017,27(13):166.
[2]杜丽郡.无人机航空摄影测量在地形图测绘中的应用[J].城市建设理论研究:电子版,2016(8).
[3]段柏文.无人机航空测量在地形测绘中的应用[J].资源信息与工程,2018,33(02):135-136.
