无人机测量在地形测绘工程中的技术思考及应用

无人机测量在地形测绘工程中的技术思考及应用

张瑞贺

上海山南勘测设计有限公司

摘要：现代工程地形测量工作中，无人机测量技术的应用愈发受到业内的广泛重视，其技术应用的便捷性和测量成果质量在工程上都得到比较理想的应用反馈，利用无人机能够切实有效地提升测绘的质量与效率，保证测绘数据的精准性。

关键词：无人机；地形测绘工程；技术应用

无人机测量方法则是开展地形测绘工程的主要技术方法之一，能够有利于提升测绘的效率以及数据的精准度。为了达成工程地形测绘工作目标，我们就需要对无人机在测绘过程中的实际应用原理和方法进行一定的认识思考。

一、无人机技术概述

无人机技术含义

无人机技术主要是指借助无线电遥控设备与程序控制装置对无人飞机进行控制，达成不同目标的技术。整个系统主要由地面的辅助设备、机载的遥感设备与飞行平台共同构成。在测绘过程中，无人机技术应用于地面地理信息获取。

无人机技术特点

无人机技术最主要的技术特点，一是便捷性。无人机设备不需要专属的跑道以及停机坪等特殊场地，在多种不同的地形，包括山坡、沙滩、空地等等，都能够迅速起飞，回收则只需要采取伞降、滑行等方式去完成。二是通过无人机测绘方式所获取的信息往往更加准确、直观、可靠，并且能够及时上传，成为后续施工的参考，为后续施工提供依据。虽然无人机技术具有诸多优势，但是因发展时间较短，所以依然存在一定的缺陷，例如无人机测绘的数据处理软件缺乏创新性，硬件技术也依然处于发展过程中，特别是因飞行器的体积缩小，所以在大风气候影响之下依然难免会出现不够稳定、信息获取不够精准等问题，此外在大雾天气下，也很难获取测绘信息，可见当前的无人机技术依然有待优化^[1]。

无人机技术的应用优势

无人机技术作为创新性的技术，其应用优势远超过传统测量技术。其一是无人机技术能够有效扩大监测的范围，在测绘过程中，利用无人机技术，可以对于目标地区的实际情况进行三维测量，以确保目标区域的相关信息直观展现出来。其二是利用无人机技术开展测绘工作，能够有效缩减测绘的成本，因为利用无人机技术能够提升测绘的整体效率，减少人为误差，避免因反复检核带来成本上的耗费。

无人机在地形测绘工程中的主要工作技术分析

无人机像控点的布设

在实际的地形测绘过程当中，要利用无人机技术去完成地形的测绘，首先必须要完成对于像控点的布设，其中主要包括两个环节，分别包括像片控制点的测量以及区域网点的设置。区域网点的设置要以平高点进行划分，明确航空拍摄的路线，通过多条基准线去完成实施，同时要根据旁向航线的跨度和与地形位置去划分出不同航线，针对地形不规则的区域必须要对航线设置进行补充。此外应当利用GPS控制点去测量像片控制点，在实际测绘过程中，通过网络载波相位差分控制系统能够提升控点测量的精准度。要在确保系统稳定运行的基础上拓展信号获取的范围，优化传输系统，完善控制终端功能，提升无人机与控制终端之间信息传输的质量与效率，并且要根据区域的地理坐标去设置高程以及投影参数等信息，达成对于数据的高效高质量传输。^[2]

无人机空中三角测量模式

在地形测绘过程中，三角测量模式的主要应用范围一般是在对于像控测量流动点的观察分析工作当中，利用三角架对重整齐方式能够提升测量的质量。在这一模式下，实际的测绘步骤主要包括空中加密三角点测量、空中三角加密点等主要步骤。空中加密三角点测量目标是对目标区域的空地位置进行明确，并且合理控制标识的距离，空中三角加密点的实施过程中，如果有河道或是山谷出现在测量区域内，便应当在布设航线时控制高度差值，确保测量的稳定性。针对部分特殊地形，如平坦区域与山地区域过度部分的测绘工作，一般要对空中的三角加密点进行适当增加，添加的数量应当在两个左右，在对自由边缘位置进行规划的过程当中，对于空中加密点的控制应当确保在测量线区域外进行，在完成空中三角点加密点工作后，再开展进一步的测量工作。实际测量过程当中，前期准备工作、数据传输、绝对与相对定向的确认、内定向确认等等，都要落实到位。其中内定向需要确认的内容包括像素、焦距、像素值等等，相对定向需要确认的内容包括连接点上下视差与残差。

其他工作技术要点

为了保证无人机测绘技术的优势真正得以体现，首先要提升技术人员的技术水平，确保能够娴熟地完成系统的设置与操作。此外无人机测绘技术也要不断革新，特别是对于无人机设备的稳定性提升，以及对于分辨率的提升，都是技术革新的要点。最后为了确保无人机测绘的精准度提升，应当重视对于自动校正功能的开发与应用，保证在信息出现误差的情况下能够尽快被修正，最大程度提升测绘的准确性，确保测绘结果的可靠性。总之为了得到精准可靠的测绘结果，我们必须要对人员能力和关键技术进行明确保证，保证无人机的应用优势得到进一步体现。

项目实例介绍

2018年我公司在某市低潮高地地形测量项目中对冲积沙岛地形测量中，采用了无人机航测与无人机激光雷达相结合的方式进行。

（一）投入使用设备情况

根据项目的实际情况投入的主要设备情况，如下表：

表1投入的测量设备及相关材料清单

（二）作业过程及测量情况

本项目测量航次为多旋翼30航次，固定翼5个航次，测量过程中无人机准确按照航线进行飞行测量，安全完成测量任务。

1、航线的布设

（1）多旋翼无人机航高为50米，旁向重叠度30%航线间距为70米。航线设计在测量实施前进行规划。利用地面站软件生成相应测区的测线。

（2）、固定翼的航摄测线设计需要考虑到风速与风向的影响，综合现场情况设计出最优的测线。

2、航测内业数据的处理

（1）POS数据解算

通过无人机机载POS系统所获得的数据与基站获得的GPS数据利用Inertial Explorer软件进行联合解算处理，可以获得满足点云处理要求的每一个事件点无人机的准确位置信息与姿态信息。

（2）原始点云数据与POS数据联合解算

将导出的POS数据导入Li-Acquire软件，软件可以识别导入的POS数据，并可以使用POS数据解算出具有准确姿态位置的点云（DSM），满足后续作业处理要求。

（3）雷达数据处理

采用TerraSolid平台对激光雷达数据处，对非地面以及跳点进行删除，并对数据进行校准与分类最终得到DEM成果。

（4）数据成果生成与比对

由于使用专业点云处理软TerraSolid处理后的测区点云中所包含的激光点数仍有千万级别，故在输出时进行抽稀操作，抽稀倍数为500倍。抽稀后生成用于CAD成图使用的dat文件。通过TerraSolid平台制作DLG文件，并与RTK实测数据进行检查比对。

通过对比分析，项目测量DEM成果的检验精度符合《机载激光雷达数据处理技术规范》对点云数据高程中误差的相关规定。

五、结语：

在地形测绘工程当中，无人机技术的应用一定程度上决定着测绘结果是否真实、全面、及时。特别是在工程领域技术发展的新形势下，为了保证测绘的质量与效率，更要进一步思考探讨无人机技术在工程地形测量上的应用要点。希望通过文章的介绍和分析，能够和行业技术人员共同思考、探讨、实践，促进无人机技术在工程地形测绘工作中更好的应用。

参考文献：

李磊,徐研.无人机在地形测绘工程中的应用[J].工程建设与设计,2020(04):269-270.

孙立强.无人机在地形测绘工程中的应用研究[J].住宅与房地产,2019(19):164.