基于无人机测绘技术在地形图测量中的应用研究

文/王鑫彪

地形图测绘越来越需要依赖于科技手段，无人机测绘技术作为科技的产物得到了广泛应用与发展。本文通过对无人机测绘技术的优势、工作流程和实际应用三方面展开分析探究，可见综合利用无人机测绘技术，能够保障工作人员的安全，提高数据的精确度，加快工程测量的效率，提升其在多方面的应用效果，为后续工作开展提供强有力的支撑。

现阶段，科技迅猛发展，地形图测量越来越趋向于数字化测图方式。传统的测绘方式会受到地形、地势和天气等外界因素的影响，测量过程耗费较多的人力物力及财力，测绘效果不佳。因此，需要引入现代化科技手段，无人机测绘技术被广泛应用于地形图测绘的过程中。无人机测绘技术具有应用灵活、安全性能较高、工程测量效率以及精准度高等优势，在地形图测量中扮演着不可或缺的角色，极大推进了相关工程行业的发展进程。据此，不断加强无人机测绘技术在测量过程中的应用则显得尤为重要。

无人机测绘技术概述

无人机测绘技术指的是通过无人机搭载的相机、激光雷达等设备，利用遥感技术、通信技术、GNSS 定位技术等实现对自然地理环境、土地资源状况、地震灾区等区域信息的近距离、高精度、自动化的采集和处理地面信息的遥感测绘工作。无人机航测将无人机按照预设的程序路线进行飞行，利用摄像传感器和数据采集器实现对自然地理信息的获取，再将获取到的地面数据资料传回地面工作站，通过计算机程序对地面三维信息的测算、处理与分析，完成地形图测量的目标。

无人机测绘技术的优势

高分辨率图像

无人机采用的摄像传感器，最高可达到厘米级别，超高的拍摄图像像素进一步确保了图像的融合效果，减少地形测量误差，显著提升地形图测量的效率，较快较好地完成预设工程任务。

高时效性和低成本

与传统测量的模式相比，无人机测绘技术大大缩短了外业采集进行的时间，在同等工程量下，应用无人机测绘技术，工作人员可以成倍地加快工程测量的效率，节约近3 倍的时间。无人机成本较低，对于基础的配套设施要求较少，大大减少了人工和测量工具的成本，为工程的高质高量完成提供了极大的可能性。

较强的应用灵活性

传统的测绘技术经常会受到复杂地形的影响，难以快速收集差异化信息数据，而无人机测量受外界的影响因素较少，具有机动灵活性，制定合理的测量方案可以有效克服地形测量中的困难，做到数据及时更新，让地形测量工作能够顺利开展进行，完成预设目标。

较高的安全性

因为无人机测量技术可以实现远距离操控，不需要工作人员深入复杂危险区域进行测量，进一步降低测量过程中可能遇到的风险，保障了工作人员的安全，提高测量工作的安全性。

高效的数据处理

在与之前的技术相比，无人机测绘技术可以高效处理收集到的数据，首先，数据不需要手动录入，以航拍照片和POS 数据为主；其次，减少了数据转换的频次，资料均有统一的坐标系统，能够直接使用绘图软件进行处理。

无人机测绘工作的流程

技术流程

无人机航空摄影测量项目作业的基本流程主要包括资料收集与分析、编写技术设计书、技术准备、控制测量、无人机航空摄影外业航飞、像片控制测量、空三加密、点云处理、DOM 影像制作、DEM 制作、航测数据处理、DLG 采集、外业调绘与碎部点测量、内业编辑成图、质量检查与验收等环节。

前期准备工作

为进一步提高测量项目的测量精度及实际测量效果，在工作开始之前要进行一些准备工作，加强测绘的技术控制。首先，工作人员应对本项目内容与要求进行全方位地分析，确定所需人员与设备，并对无人机等设备进行质量安全的检查，确保仪器处于检验合格期限内并可以正常使用。其次，需要对本项目待测区域的环境进行全面地勘探，确定范围，了解地形概况，收集相关资料、编写技术设计书，为后续测绘工作正常开展提供基础资料。

控制测量

在一个新项目开始之前，在无人机航飞之前，需要研究分析场地范围和项目用途等因素后，布设测量控制点对测区进行坐标控制，控制点选址要在使用空旷无干扰、使用方便、易于长期保存不被破坏的地点，采用GNSS 静态观测，解算后得到控制点数据，精度检查合格之后以此作为测区的坐标基准。

像控点布设

无人机航飞之前需要布设像控点作为像片的平高控制点。作业人员进场后，根据测区航测范围图，室内初步选择像控点的布设位置，划分测区，规划航线。选点时以分划测区为参考，在区域内均匀选取合适点位。室内初步确定像控点位置后，野外进行实地踏勘，如实地环境视野开阔无遮挡，地势相对平坦，200 米内无微波发射塔、50 米内无高压线等干扰源，则进行布设。如实地踏勘发现初选点位不适合布设，则根据实际情况，在初选点位附近另行布设。采用GPS-RTK定位技术进行像控点测量，采用多组测量求平均值法，每个像控点测量3 组数据，内业求取平均值作为最终三维坐标值。

设计无人机飞行整体方案

完整合适的飞行方案是测绘工作完成的关键一环，结合当地的地形特点及情况，规划好无人机航行路线，制定数据测量点进而开展工作。不同的地形对应的测量要求不同，应根据实际地形分为不同部分，在保证成图精度的前提下，制定科学的飞行高度及速度，设置合理的航飞像片重叠度，选择科学的无人机起飞降落场地，加强对设备的控制，提升测量的灵活度。航向重叠度一般应为60%—80%，最小不应小于53%；旁向重叠度一般应为15%—60%，最小不应小于8%。

设备调试及检查

在测量工作开始之前，为避免无人机在飞行过程中出现故障，工作人员应详细了解测量设备使用说明及安全注意事项，进而对设备进行全面深入的运行安全检查，保证其正常运行。此外，飞行前调试好摄影设备图像的精细度，确定好测量比例，加强工程测量的效率及准确性。

检查分析影像数据

因为测量环境不稳定，飞机受高空中不稳定气流的影响经常会出现倾斜，偏离航线的情况，飞行过程中应时刻关注飞机和数据的变化，如果出现的偏差较大，还需要重新测量。像片倾角一般不大于5°，最大不超过12°，出现超过8°的片数不多于总数的10%。特别困难地区一般不大于8°，最大不超过15°，出现超过10°的片数不多于总数的10%。

影像数据采集完成后，导出拍摄好的数据，进行处理分析。合理的选择比例尺，处理好航测位置信息，航向倾斜问题等，尽可能的使测量位置和实际位置符合，按照对应的参数对数据进行分析处理。

空三加密及点云处理

外业采集结束之后，首先采用空三计算软件对外业采集的像片和POS 数据进行全数字空中三角测量（空三加密），空三加密作业流程如下：

数码影像自动内定向→连接点匹配→连接点编辑→半自动加密控制点→光束法平差→检查连接点、控制点精度→区域网接边、成果输出。

其中检查连接点、控制点精度如果超限则重新进行连接点编辑的步骤。

空三解算完成，并且平面中误差与高程中误差检查合格之后，使用建模软件生成DOM 和DEM 模型。

DLC 数据采集

数据采集使用数字摄影测量工作站进行数据采集。作业人员在判清点位前提下，进行全要素地形图测绘要求采集地形图要素。内业采集过程中，采用采集与编辑相结合的作业，尽量减少下步工序的工作量。采集人员采集完成后交由内业组长进行检查，保证采集的精度及完整性。内业采集的数据在外业调绘前，应进行一定程度的编辑，标注图号、作业人员、检查员、结合图等内容。

DLC 外业调绘

外业调绘方法原则上利用初编的线划图进行实地调查测绘，主要工作为内业采集数学精度的检测、地物补测、地理名称调绘和其他地物地貌的调绘、补绘等。调绘图件需标识调绘人员、检查员、调绘日期。

地物的修、补测主要采用GPS-RTK 或全站仪极坐标测量的方法。即使外业修、补测时采集了地物要素数据，外业人员亦应在调绘图上明确表示地物的相关位置。航摄后拆除的建筑物，或虽有影像但可不表示的地物应在图上用红色“×”划去，范围较大时应加说明。水涯线的调绘宜以摄影时的影像为准，池塘、水渠等应以坎边为准。被阴影遮盖的及其他内业难以判读的地物。

地形图编辑成图

将调绘的内容绘制到EPS 采集软件中，并交由项目负责人检查通过后，导出为dwg 格式文件，在CAD 中对地形图进行编辑整饰。对测图提供的图幅数据进行修编和调整，经线型解释、符号填充、文字注记、图外整饰、图幅接边完成地形图编辑，经修改直至满足成图要求。

无人机测绘技术在工程测量中的实际应用

矿山测绘中无人机技术的运用

矿山资源是大自然赋予人类十分宝贵的财富，其埋藏的不可再生资源对社会发展中非常重要。近些年社会快速发展，对资源的需求越来越大，矿山资源的开发显得尤为重要。

矿山地形图测量是矿山开采和资源勘探不可或缺的一环，广泛应用于找矿勘察设计、资源量估算、三维模型建设、矿山开采边坡角设计等方面矿山测绘内容设计分为四点，首先在接替资源中，需要对矿山资源保有量进行评估，同时测绘数据进行评定，避免资源浪费和开采环节架空等问题；其次在生产环节中，对矿山现有生产条件及环境进行实际分析，提前规划已有矿山资源，实现资源的生态及可持续发展；然后在评价勘探过程中，深入研究开采过程中的问题，高标准实现资源的使用率；最后在收尾阶段，结合矿山开采数据，撰写测绘报告，废弃矿山及矿坑还需要进行资源调查和优化。

无人测绘技术推进了矿山信息化脚步，克服了矿山测绘中复杂险峻地形和不良天气的干扰，尽可能地获取矿山实际的地质勘查数据，为后续精确绘图和矿山利用提供了极大的便利。除此，无人机测绘技术还可以有力对矿山资源保护和利用。落后的开采以及过度的开发，使得矿山生态被严重破坏，无人机测绘技术的成熟及广泛应用，能够有效的监控开采过程，获取相关数据，为后续人为决策，控制违规情况提供强有力的保障。

综上，无人机测绘技术的发展能够提升矿山测绘效率，保证地质数据的真实有效性，全面反映矿山地质结构，为我国相关矿业发展提供了非常重要的作用。

公路测量中无人机测绘的应用

公路建设的快速建设为我国经济蓬勃发展提供了强有力的保障。因此，进一步优化公路测量的步骤，高效率高质量完成公路测绘技术显得尤为重要。

公路的工程测量主要包括测量、分析、处理和管理公路工程设计、施工和运营过程中的空间位置、几何形状、物理性质、工程量及变形。公路测量工程的特点众多，主要分为以下几项：第一，范围较为广泛：既有公路线形、纵断面、横断面，又有桥涵、隧道、边坡、挡土墙等。第二，情况复杂多样：地形地貌奇特多变，季节天气变化多端，总量较大需要处理的问题也会较多。第三，技术需求多：运用到多种技术共同测量，如全站仪测量技术和卫星定位等，结合无人机测绘技术和遥感等技术。第四，高的数据精确度：有些重要位置测量误差限制在厘米级别。第五，安全性较高：实际施工过程中需要进行现场测量，且有时需要在路段繁忙的状况下进行，安全性要求要高。

无人机测绘技术应用于公路工程测量中，能够全面高效地提取高分辨率的影像资料，减少测量过程中的错误，高效率完成工程测量任务，保障工作人员的人身安全。通过建立无人机测绘技术的详细流程图，为整体施工图纸和作业节点划分提供了依据，形成了一个立体化、精准化的技术辅助系统和数据存储库，指导后续工作顺利开展。

建筑工程测量无人机测绘的应用

建筑工程贯穿于人们生活的各个方面，建筑结构复杂，施工量及难度较大，需要先进的技术辅以支持，而建筑工程测量则是开展建筑工程建设的重要一环，有着十分明显的优势。

无人机测绘技术应用于工程测量的多个方面，首先是建筑物外观，三维建模和测量可以真实反映该建筑物的高程、立面、屋顶和外部构件等信息；其次是内部测量，主要指室内设计、装修、设备安装维修等；然后是地形测量，包括城市规划、水利工程和环境监测等多个方面；最后是建筑物监测，如电力设施，石化装置等，获取建筑物外观结构设备等数据，实现建筑物的监测和评估。

建筑工程测量中使用无人机测绘技术，可减少人工操作的时间和成本，大幅提高工程测量的效率，获取的高精度测绘数据提高了建筑物的精准测量。同时，无人机技术实现的安全监测和评估，提高了工程现场的安全性，强大的数据处理和整合可以为建筑师，设计师和管理者提供数据支持，高效完成建筑工程建设。

总之，无人机测绘技术凭借其高效率、高精度、高安全性和自动化等优势，使得广泛应用于各项工程的地形图测量中，减轻了测绘人员的工作量，加快了工程测量的进度，大大提升了测量的整体效果，满足了人们近些年对地形图测量的需求。当然，无人机测绘技术的应用前景和发展空间依旧很大，也存在一些不足，需要我们进一步去探索研究，扬长避短，才能够对我国社会的高速发展产生积极的意义。