基于微型无人机航测大比例尺地形图的测绘

基于微型无人机航测大比例尺地形图的测绘

雷波波

陕西省一八五煤田地质有限公司

摘要：绘制大比例尺的地形图成本较高，且测绘精度和效率较低，因此亟需一种新型测绘技术。我国无人机技术发展迅速，其是一种航测平台，在测绘过程中可以有效避免测绘地形图受到负载地形的影响，准确获取难以拍摄的盲区资料，数据收集处理分析更加高效。

关键词：微型无人机航测；大比例尺；地形图的测绘

引言

在大规模地形测绘中使用低空无人机测绘系统已逐渐成为现代化建设中的一个重要工作要素，这种现代化建设基于其探测系统的更精确特点，不仅可以为中国的城市建设，而且还可以为以下方面的制图行业提供巨大的帮助低空无人机测绘系统在大规模地形测绘中的应用可以有效地减少中国对应急测绘的需求，从而提高测绘的实际效果，是中国数字进步发展的重要表现之一。

1微型无人机摄影测量系统

无人机是一种航空器，可以反复利用，控制方式多样，其利用方式以遥控为主，能够完全脱离人的操控，自主完成相关任务。用于测绘的微型无人机有三种不同的测量系统，分别负责在空中采集图像，在地面完成微型无人机控制工作，在空中航测结束之后处理相关数据。微型无人机将无人机中各个部件进行了压缩，具备了与普通无人机完全相同的功能。负责在空中采集图像的微型无人机系统主要有三个部分，包括飞行平台、飞行控制系统、影像传感器，其中飞行平台种类众多，飞行效率较高，飞行距离较远。飞行控制系统是整个空中采集图像系统的核心，该系统由多个部分组成，负责控制飞行过程，管理无人机搭载设备，其作用是定位无人机位置，为无人机导航，借助该系统可直接掌握无人机的信息。影像传感器是无人机搭载的重要设备，用以完成地形图测绘任务，传感器选择的相机需根据实际任务情况确定。规划并设计好微型无人机航测航线是地面控制系统的主要工作。微型无人机在起飞和降落过程中需要利用此系统，无人机飞行任务结束后，其可将无人机拍摄的影像资料导出。影像处理系统主要由两部分组成，即计算机工作站和摄影测量软件。

2无人机航测技术的优势

2.1时效性强

通过应用无人驾驶航空器的空中侦察技术，无人驾驶航空器能够迅速进入探测区，获取空中图像数据，通过数字广播站向地面站实时传输数据，并接收地面站的测绘任务和控制指令。同时，相关调查结果表明，一般情况下，无人机空中探测技术每天可完成数十平方公里的制图任务，其速度优势已在小规模制图项目中得到最充分的利用。

2.2适用范围广

无人机航测可保证航测人员安全，可完成复杂、危险性高的地形测量，提升测绘效率和质量。气候和云层对于无人机的影响较小，可显著提升测量精度。

2.3综合测绘成本低

虽然需要在无人机空中侦察技术方面投资，以购置飞机、数字广播电台、五目标摄像机、数字彩色空中监视摄像机等设备。在应用开始时，可以利用技术表面数据在合理的范围内控制合成制图的成本，以获得速度、范围广、反应迅速和操作效率方面的好处。

3微型无人机测绘大比例尺地形图的应用

3.1测量系统选择

测绘任务通常面积较小且较为分散，因此需选择微型无人机。该无人机专门用于完成摄影任务，有4个旋翼，操作简单，飞行安全性较高。飞行过程中需要事先设置好相应的程序，以实现微型无人机的自主飞行。可利用无线电作为媒介，远程控制微型无人机的飞行。微型无人机的主要设备包括摄影相机和用于稳定的三轴云台，其可以记录曝光点的位置信息并保存下来，便于后续处理。它具有自我保护功能，如果无人机的踩空人员没有下达任何指令，无人机就会悬停在空中，如果无人机电量较低，会直接原路返回、降落，操作十分便利，只需要按照说明书要求逐步进行操作即可。

3.2空中三角测量

测量三角形时，因为测量工作需要选取连接点、传输加密点等。其中，使用传统的工作方法需要大量的辅助操作和工作时间，工作量的增加并不明显。随着无人机空中探测技术的不断发展，空中三角测量技术的不足得到了较好的完善。自动三角测量简化了工作流程，并使您可以在计算机上执行大量工作。目前，空中三角测量已变得越来越智能，可以在选择具有相同名称的点和连接点的同时消除某些细微差别。简而言之，通过计算机操作，系统可以自动删除超出限制的点，从而提高速度和准确性。当工作人员选择保密加密点时，他们根据测量区的实际需要选择，有效地实现立体图像的对接，从而提高加密点的质量，最终充分发挥三通道加密链接的作用。三位数加密的新优势:高度自动化和快速操作可以减少内部工作负载。

3.3航线设计

航线设计过程中，要计算出单张影像可以覆盖的地面面积，计算过程需要利用两类数据:一是影像分辨率，二是地面分辨率。设计旁向的重叠度时，要按照35%的比例设计，保证每一条航线之间的间距为73m。在设计航向重叠度时，需要按照65%的比例，将每个影像曝光点之间的距离控制在52.5m。在设计航线时，必须充分考虑到这种微型无人机存在的飞行距离限制，站场和阀室设计方案要根据实际情况选择。

3.4航测数据处理

在空中侦察数据处理链中，工作人员对预先收集的空中侦察图像数据进行分组处理，要求每组照片的数量不少于6张，并要求在空中侦察图像数据和模型中的外国工业控制结果之间然后，使用航空测量软件对输入的三位数航空测量数据进行加密，生成点云数据，生成DEM，并处理DOM生成。三维空加密基于几何特征和控制点的三维空间坐标调整处理，以获取有关通过轨道重叠和侧重叠获得的图像的加密点信息。点云数据生成使用密集匹配算法通过匹配、嵌入和均匀处理碰撞数据来获取密集点云数据。DEM生成包括获取有关核线影响的信息，并引入特征点(例如，基于三个空计算的结果)，以构建三角形并在三角形上内插高程以生成DEM数据。DOM层代是分别使用反分辨率算法和双线性插值方法来校正和重新采样数据，以获得近似网格线，从而组合测试区域模型的正面照片图像以生成标准样本。

3.5地面控制系统和装置

地面控制站和航空照片采集系统等设备是无人机的主要空中测绘系统，在系统建设过程中，需要连接地面控制软件、数字传输模块和相关的计算机设备等设备。从实际应用的角度来看，地面控制系统可以为无人驾驶飞行器发出指令和开展行动，并准确定位无人驾驶飞行器的具体位置和提供反馈。在无人驾驶飞机飞行期间，工作人员还可以使用地面控制系统计算有关的飞行数据和位置信息，以便进行实时调整。经过多年的发展，无人驾驶航空器控制系统逐步发展成为一个稳定、成熟的操作系统，飞行期间具有高度的安全性，而且通过数据分析和比较，无人驾驶航空器镜头的稳定性和可靠性大大提高。

结束语

测绘大比例尺地形图过程中，使用微型无人机航测还不够成熟。研究发现，制约微型无人机用于测绘的主要因素是高程精度较低，这一点在平地航测过程中体现得尤为明显。但是微型无人机用于小区域航测可以起到较好的效果，降低测绘所需成本，提高测绘效率，在规定工期内完成测绘任务。在野外测绘工作中，利用微型无人机技术无须测量过多的高程点和像控点，因此可以大大降低地物特征点的测量任务量。微型无人机与其他航测设备和系统相比，自动化程度较高，体积较小，易于携带。

参考文献

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