无人机测量技术在地形测量方面应用前景荆常宽

无人机测量技术在地形测量方面应用前景荆常宽

布丰荆常宽

山东省地质矿产勘查开发局第七地质大队山东省276000

摘要：无人机作为一种新式的飞行设备，在我国现代化数字信息工程建设中的很多领域上都得到了广泛的应用。它是通过具有高分辨率的数码相机、轻型光学相机、红外扫描仪等机载遥感设备获取相关数据信息的，再用计算机对图像信息进行处理，并严格按照一定的精度要求制作成图像。文章通过对无人机的航拍测量技术的分析，简要阐述了无人机摄影测量技术在数字化地形测量中的应用。

关键词：无人机；摄影测量技术；数字化地形测量

引言：我国经济发展和进步很大程度上促进了资源开发力度，自然资源开采需要成熟的测量方法作为保障。传统航空摄影测量技术手续复杂、费用较高、测量周期长，很难保证在短时间内完成测量工作，且经济效益低下。近几年，无人机摄影测量技术发展迅速，被广泛应用在地形测绘工作中。无人机航摄升空时间短、成像快，具有便于操作、易于运输等优势，且不受到空域管理的限制和影响，能够迅速到达所测区域，进一步缩短测量时间、提升工作效率。

1无人机测量系统构成

无人机测量系统主要是通过空中控制系统、地面控制系统及数据后处理系统等共同组成。空中控制系统中涵盖着无人机的飞行平台，同时也包含着遥感传感器子系统等。遥感传感器的子系统又是通过通信设备和影像获取设备组合而成，遥感空中控制子系统主要是由相对稳定的飞行姿态的垂直陀螺、获取到飞行平台具体位置信息的GPS接收天线等组合而成。地面控制系统中涵盖着航迹规划子系统、无人机地面控制子系统等，航迹规划子系统通过相应的飞控软件加以组合，保证相关的功能得到维护，另外无人机地面控制子系统主要是由控制飞机的起降等相关设备组合而成，数据接收子系统主要是由数据的接收终端及数据处理终端组合而成。利用无人机遥感系统采集相关的数据，重点是依照遥感任务的实际要求对待拍摄场地展开航迹规划，在地面控制子系统的时候，将实际规划好的航线合理的载入到相应的子系统中，保证获取到更加直观的信息。遥感传感器子系统可以将拍摄的数据适当的进行存储，无人机遥感系统在处理相关数据的时候可以依照实际的情况进行规划，确保数据的真实可靠性。机载通信设备会将摄像头实际获取的影像资料及GPS位置等数据传回到地面之上的数据接收终端，保证地面控制中心及时的对飞机的飞行和拍摄情况实施好监控，对错误的航向及飞行姿态加以调整。无人机起降相对方便，主要是采用了滑起及滑降等方式，这样就避免了机场中起降和协调等一系列工作，因此对于起将场地的要求并不高，只要是净空条件优良的平整草地或者是公路就可以。能够获取到精确度较高、分辨率极高的影像资料，同时可以在低空作业和云下摄影，对0.05-0.5米间的影像及定位数据可以轻松获取。无人机测量技术往往不会受到地形的影响，因此能够进入到复杂的地域中进行拍摄，这样不管是林地还是高原，都可以实施摄影，保证更加全面、准确的获得相关数据，确保高效率的完成任务指标。

2无人机在地形测量实际工作的应用措施

2.1数据的实时性传输

目前，我国经济快速发展的背景下，对无人机的应用需求越来越旺盛。对于各类工程项目而言，传统的测量方式与测量渠道已经难以满足其地形测量的需求，而无人机的灵活、机动、实时、低成本与高效率特征刚好能满足各类工程的实际测量需求，克服复杂的地形、地貌环境，提升地形测量的高效益，推动地质工作的人性化与高效率发展，但是，由于功用不同，不同的无人机特点与工作适用性各不相同，为此，无人机在地形测量实际工作中应加以选择，并不断的创新与升级，提升无人机的专业性与精准性。例如：水利水电工程建设涉及生态环境、动态数据监控等，必须将无人机与空间信息技术、遥感技术等技术进行有效的融合，才能充分发挥无人机数据信息的高效、高精等实时性功能，获取更多的数据信息。

2.2动态跟踪与检测

人类在认识自然和改造自然的过程中，不但要对地球的地质、水文、工程、海洋以及地下热能等资源进行深入的勘测与研究，而且还要对地形地势的形成与走向进行预测与评估，做好发展规划与风险防范，实现人与自然的和谐相处。根据实际的地形测量实际需求，无人机在地形测量实际工作的应用应当遵循因地制宜、选择性运用的原则，运用无人机实施相关的测量工作，例如：动态跟踪与检测，例如全民水域的基础数据与地形变化的拍摄与处理，必须依据科学的信息处理流程，对分区域的水文信息汇集成像，实现预期的测量目标。

2.3高清、多角度地形测量

对于航空拍摄与地形测量而言，高清成像、低成本、良好的环境适用功能是完成地形测量的基础配置，尤其是需要倾斜、垂直和水平等各个方向进行角度与尺度测量的，必须是自动搭载了高精度数码成像设备的无人机才能实现，其在低空飞行过程中，根据遥控完成低空多维度与多角度的测量，可有效克服建筑物遮挡问题进行地形测量，高效精准的完成大比例尺地形测绘任务，可更好、更快的完成地质工作。

3数字化地行测量中无人机摄影测量技术应用体会

无人机摄影测量技术操作方便，和传统测绘技术相比，具有成本低廉、数据收集迅速等优势，为数字化地形测量带来新途径，但在使用过程中仍存在以下几点主要问题：

（1）无人机体积小、载荷低，通常不能携带常规航摄仪器完成航摄任务，且多数通过改装后（加固处理和电路改装）的普通微单相机来实现航拍。感光单元往往存在畸变差，导致成图不能满足测量高精度要求;

（2）将无人机摄影测量技术用在地形图测量和生产中，会存在一定不确定性。例如，虽然区域测量网络中，整体加密状况和精度评价良好，单模型中的误差也比较小，但在单模型中，定向精度非常有可能存在超限现象。就是这些个别点位定向精度存在超限，给整个测图定向点带来较大的接边误差;

（3）无人机在城市地形测量中效果差强人意，存在一定局限性。这是由于城市高楼众多、人口密集，无人机通常无法找到合适起、降场所。且不同类型无人机对起降场所、净空条件、通讯距离等要求不尽相同，因此想实现无人机在任意时间、任何条件下完成城市地形测量，现阶段还存在一定难度;

（4）通常，无人机动力来源有两种，一是汽油，二是电池。若无人机上配备的电池为8000mAh，那么续航时间仅为45～50min;虽然使用汽油的无人机航行时间比较长，但无人机结构简单，且航行过程中人工干预较少，若在高空飞行时突然遇到强大气流（或强风），将可能带来严重损。由动力来源不足带来的续航时间短暂，存在一定的安全隐患。

4结语

无人机摄影测量技术已经成为航空遥感技术之一，文章对无人机摄影测量技术在数字化地形测量中的应用以及影响无人机航空摄影效率的各种因素做了简要分析，最后并提出了提高无人机航摄效率的可行方案，并且在实践当中得到了验证。所以，也使得无人机可以进行大面积的航空摄影作业成为了有可能。

参考文献

[1]尚海兴，薛绍军，雷建朝，等.无人机低空摄影测量技术在水电工程测绘的应用[J].西北水电，2014[11].

[2]谷国涛，吴良才.无人机遥感技术数据特点及其应用[J].科技致富向导，2011[10].

[3]牛君瑜，孙超江.无人机技术在水利领域应用的探讨[J].海河水利，2012[10].

[4]刘江.浅析无人机摄影测量技术[J].能源技术与管理，2012，8（5）：26～27.