基于无人机摄影测量在地形测量中的应用

基于无人机摄影测量在地形测量中的应用

罗龙常楠楠

浙江省地矿勘察院

摘要：当今中国正朝着工业、农业、国防、科技四个现代化的宏伟目标而踏步前进，综合国力不断增强，城市建设蓬勃发展，许多先进的科学技术已经位居世界前列。无人机是当今社会重要的科技产品，近年来在我国的发展十分迅猛，已经有很多无人机公司为我国制造出技术水平一流的先进无人机。无人机技术的重要应用是侦测技术，在民用与军工领域应用非常广泛，对于民用无人机，其主要应用于对地形的测量与测绘工作。本文通过对无人机测量技术的介绍，并以实际案例分析其摄影测量技术在地形测量领域的应用。

关键词：摄影与测绘；无人飞机；航空摄影；地形测量

引言：

随着时代的发展，无人机技术已经在地形的测量测绘工作有着广泛的应用，当前已经成为地形测量与测绘工作的最主要手段。无人机即无人驾驶飞机，其安装了高识别率的摄像头装置，可以准确的侦测、测量、测绘地形与地貌，在地形的测量工作中，其准确度、安全性是人工测绘无法比拟的，无人驾驶飞机的测量技术解放了人们的测绘工作，提高了地形测绘的工作效率，并且无人驾驶飞机可以适应各种环境，不受气候、地理条件的影响，为测绘工作的安全、效率提供了保障。无人驾驶飞机摄影测量的特点，满足了地形测绘工作的需求，其未来发展空间广阔，为地形的测量与测绘工作翻开新的一页。

一、无人驾驶飞机摄影测量技术的概念与组成

无人驾驶飞机测量技术是通过飞机自身携带的摄像探测装置，对需要探测物体进行连续拍摄，并将拍摄获取的数据信息传递给处理器，通过软件对图像数据信息进行识别、处理及加工，形成二维或三维图像。无人机驾驶摄像测量技术由于其可以进行高空及低空的自由飞行，测量识别技术精度高，飞行速度快，后期数据处理方便容易，在气象预报、城乡地形测量与测绘、极端条件下的侦测、国土领地的侦测与监控（包括海洋与大陆）、处理突发应急事件、航拍摄影等方面都有着广泛的应用，并且市场前景极为广阔，相信随着技术的不断完善，未来有极强的发展空间[1]。

二、无人驾驶飞机摄影测量技术的特点

无人驾驶飞机由于其通过遥控操作，高低空航拍等技术的应用，对比其他测量技术有着下述几方面的特点：

（一）无人驾驶飞机摄影技术成本费用低

传统的测量与测绘技术是利用卫星定位技术，通过人工操作进行测量与测绘，相比传统测绘技术，无人驾驶飞机的飞行速度快，设备简单，投资小，测量范围广泛，适应各种环境，工时成本更低；另外传统的测量技术在测绘地域范围较大时，需要连续地多个工作站进行实时的测量，投入更大，测量时间也较长，而无人驾驶飞机，其组成结构简单，实时准确，因此可以带来极佳的经济效益，为测量与测绘工作的发展提供了方向[2]。

（二）测量区域广，不受环境限制

传统的测量与测绘技术，受天气影响较大，例如阴天，卫星定位系统识别率相对较差，另外许多特殊环境或地域人类无法实现工作的地方，无人驾驶飞机都可以胜任。无人驾驶飞机使用遥感技术，只需要远距离对飞机进行遥控，飞行过程中对地形或被侦测物体进行实时连续的拍摄，再经过计算机软件处理，整个过程不受环境影响，测量与测绘工作自由度更高。

（三）图像信息处理速度更快

低空无人驾驶飞机的航拍技术其数据采集能力更强，精度更高，图像精确度可以达到零点一米的范围，图像数据采集量大，但由于其图像信息采集的精度高，电脑通过软件的识别效率更高，相比传统技术处理数据能力强，速度快是其又一重要特点。

三、无人驾驶飞机摄像在地形测量中的应用分析

无人驾驶飞机摄像测量技术在地形的测量与测绘上有着重要的应用，前景广阔。传统的地形测量与测绘工作，需要测量人员在测量地域范围内连续的测量，耗费时间，受天气及地形地貌的影响非常大，而无人驾驶飞机技术，由于其高低空飞行，不受地形地貌的影响，可以实现快速、准确的测量，测量效果更佳，灵活度更高，在地形的控制测量、地图测绘、城市政府放样的测量项目中都有应用，下面通过具体案例对无人机摄影测量技术的应用进行介绍：

（一）被测项目介绍

本次测量区域是一块包括了农村耕地的区域，被测区域内有稻田、水池、公路及部分建筑，其余地势较为平坦，使用无驾驶飞机的航拍高度最大为五百米，航行速度最大为每秒85公里，最大航拍时间为一小时，该机带有高质量的连续拍摄相机，通过遥控感应控制器控制飞机的航行方向[3]。

（二）无人驾驶飞机遥控航空拍摄

本次测量无人驾驶飞机的航线为在被测区域连续飞行5次，由于被测区域是一个长度方向为1.2千米，宽度方向为0.5千米的区域，按长度方向遥控飞行，每次飞行拍摄过程中，在宽度方向覆盖面积约为150米，连续5次涵盖了整个被测区域；由于被测区域最高建筑物高度不超过50米，本次航拍的高度设定为150米，无人驾驶飞机共拍摄了100张照片，像素大小为4096X4096，拍摄时间为20分钟，飞行状态良好，拍摄质量高，顺利完成任务。

（三）图像数据处理

根据无人驾驶飞机采集的图像信息数据，使用FLYING3DMAP图像处理软件对图像信息进行数据处理，首先形成整体的3D框架，再根据每张照片的位置信息形成地形区域控制点的3D地形图，软件生成的地形图比例尺按1比1千设定，软件3D数据处理时间为10分钟，生成3D地形图的水平方向误差为0.08米，高度方向的误差为0.05米。3D地形图将被测区域内的地形、建筑物及田地的信息以较佳的画面质量展现出来，效率高、误差小、处理速度快，完美的完成地形图像制作[4]。

四、结束语

无人驾驶飞机技术是当前地形测量与测绘的重要工具与手段，其具有拍摄速度快，不受天气及环境影响，组成结构简单，成本费用低等特点。本文的实际案例也体现了测量过程的简单与高效，相信随着技术的进一步提高，其市场前景将更加广阔。

参考文献：

[1]吴智勇.无人机航空摄影测量技术在地形测绘中的应用探析[J].工程与建设，2016，30（1）：36-37.

[2]张义虎.无人机摄影测量技术在数字化地形测量的应用[J].科技创新与应用，2017（5）：292-292.

[3]王光明，丛联宇.无人机航空摄影测量在地形图测绘中的应用[J].测绘与空间地理信息，2017（6）：220-221.

[4]沈勋智.无人机摄影测量技术在大比例尺地形测量中的应用[J].环球人文地理，2017（10）.