淺析基于無人機技術的地形圖測繪研究

張勇

[摘要]地形圖測繪對于我國現(xiàn)代化建設工程具有重要意義，可以為工程整體規(guī)劃提供必要的地理信息，有助于建設的科學合理性。現(xiàn)階段針對地形圖的測繪已經衍生出許多技術，本文對地形圖測繪的概念以及該類工作在城市規(guī)劃設計與土地使用管理中的應用進行綜合性的論述，肯定了該類工作的實際意義。在查閱相關文獻資料的基礎上對目前使用較多的測繪技術進行綜述，涉及全站儀測繪、GPS數(shù)字測繪，對各類技術的特點以及應用情況進行分析，并對無人機技術進行描述，包括無人機技術的概念、無人機的測繪系統(tǒng)組成以及工作流程，并論述了無人機技術的特點優(yōu)勢以及無人機技術的缺點，以期為測繪行業(yè)相關人員的技術水平提升提供理論參考借鑒。

[關鍵詞]地形圖測繪;無人機技術;意義及前景分析;方法論述

[中圖分類號]K99 [文獻標識碼]A [文章編號]1671-5918（2019）05-0117-02

doi：10.3969/j.issn.1671-5918.2019.05.053 [本刊網址]http：//www.hbxb.net

引言

無人機技術是在電子遙控、信息遠程交流等技術上通過融合與創(chuàng)新發(fā)展而來的一項新型人為替代技術，其以自身的簡便性、高效性在諸多行業(yè)領域獲得了廣泛的應用，逐步發(fā)展成了一種技術潮流。本文針對該技術在地形圖測繪工作中的應用進行了論述，以期推動地形圖測繪行業(yè)與無人機技術的融合。

一、地形圖測繪簡介

地形圖是指地理表面起伏情況以及起伏的地點投影在水平平面上的地理信息圖像，可以詳細地對地面上存在的山溝丘陵、人文建筑以及土壤植被等地理信息進行綜合性描述。

二、地形圖測繪的應用

（一）在城市規(guī)劃設計中的應用

隨著我國現(xiàn)代化進程的不斷推進，我國的城市化建設得到了迅猛發(fā)展。在具體的建設過程中多涉及基礎性的地理形態(tài)信息的需求，以此來為建筑位置的安排、建筑風格的設計以及建筑的長期使用效果評判提供合理的參考資料，提高城市建設的資源利用效率以及城市建設工程的質量水平，還包括針對不合理建筑的識別。地形圖測繪則在以上方面為城市規(guī)劃設計提供了必要的信息數(shù)據(jù)，高效、合理的平面圖測繪在數(shù)據(jù)信息時代結合網絡信息傳輸技術，可以持續(xù)為相關的城市設計規(guī)劃人員提供城市地理建筑設施的變化情況，幫助其分析建筑安排的科學性提高工作水平。

（二）在土地使用管理中的應用

我國是位于亞洲的東南部，橫跨三種地形區(qū)域，屬于國界內各地區(qū)之間地形面貌差別較大的國家，涉及平原、高原、盆地、丘陵等多種地理形態(tài)，這為我國的總體土地利用規(guī)劃帶來不小的困難。通過放大比例的地形圖的測繪，相關人員可以從宏觀的角度上對我國整體的地理形態(tài)分布特點進行大體的了解，從而有助于改善土地使用管理政策提出的實際性。

三、地形圖常用測繪技術論述

（一）全站儀測繪

1.全站儀測繪概述。全站型電子距離測試儀（簡稱全站儀）是融合了光學、機器學以及電子學等多學科技術的高端測量器械，可以同時進行水平、垂直角度以及平面、斜面距離的測量。通過全站儀進行的地形圖測繪則稱之為全站儀測繪。全站儀測繪的具體工作流程主要包括野外情況考察、測繪方案設計、圖根把控測制、野外資料收集、內業(yè)制圖、圖像質量驗收以及導出成果。

2.全站儀測繪的特點與應用。通過全站儀進行的地形圖測量繪制工作可以實現(xiàn)測繪數(shù)據(jù)精準程度的提高，但該測繪技術對于人力相對較為依賴，在野外地形圖測繪過程中的工作量較大。全站儀目前多應用于人文分布密集場所的測繪工作，相比較于野外測繪，城市、鄉(xiāng)村的測繪環(huán)境條件更優(yōu)越，且可以為其較大的物力、人力消耗提供及時支持。該技術以高精準度的特點，在高精準度要求的城鄉(xiāng)地基的測繪、房屋位置的測繪以及1比500與1比1000的城市規(guī)劃設計圖中使用較為廣泛。

（二）GPS數(shù)字測繪

GPS RTK數(shù)字測繪是全球定位系統(tǒng)實施動態(tài)測量（GlobalPositioning system Real Time Kinematic）數(shù)字測繪的簡稱。江西省曾針對GPS RTK技術進行了網絡基點站臺——江西省衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)（Jiangxi Satelhte Navigation and Positioning Sys-tern，JSNPS）。只要測繪地點可以接收到通訊信號以及接受大于4顆衛(wèi)星發(fā)射的電磁信號，便可以通過實時控制點的矯正運算可以獲得該控制點的地理坐標數(shù)據(jù)。

GPS RTK具有很好的便利性，只要測繪區(qū)域可以滿足基本的信號接收需求，只需一名專業(yè)人員便可以輕松獨立地實現(xiàn)精準程度為厘米級別的定型圖測繪工作。GPS RTK技術目前多應用于城市規(guī)劃圖的設計測繪工作。

四、無人機測繪技術

（一）無人機測繪技術簡介

無人駕駛移動機械（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）原指軍方專用的使用無線電遙控設備進行操控的機械飛機，隨著機械技術的發(fā)展，無人機的概念范圍進一步擴大，可以通過遙控設備來實現(xiàn)移動操控的機械均可以泛稱為無人機。

無人機通過在無人機上搭載信號接收裝置、信號發(fā)射裝置以及圖像接收裝置，即可以實現(xiàn)以無人機為載體的信號收集工作，成為目前信息收集工作的主流工作模式。無人機技術在地形圖測繪中的應用即為無人機測繪技術。

（二）無人機測繪系統(tǒng)組成

無人機測繪系統(tǒng)主要包括無人飛行機器工作版塊、圖像資料收集版塊、地面飛行行為控制版塊以及信號傳輸版塊。其中，無人飛行機器工作版塊包括飛行機器的基本架構、飛行機器的電力能源供給裝置、電力能源調節(jié)裝置以及飛行關鍵槳翼，在實際的地形圖測繪工作中，還要搭配輔助電子遙控裝置以及電能組。

（三）無人機測繪工作流程

無人機地形圖測繪技術普遍采用“內先外后”的工作模式，首先對待測繪區(qū)域的簡要情況與已有數(shù)據(jù)進行收集整理，之后依照測繪工程的具體要求來進行飛行參數(shù)的設置。在環(huán)境條件滿足無人機的飛行要求時進行飛行數(shù)據(jù)收集工作，并對飛行的效果水平進行考察。在完成必要的數(shù)據(jù)收集之后，要將數(shù)據(jù)的圖像參數(shù)導致電子計算機的處理軟件中，對圖像進行包括變異差值修訂、Wallis變換等在內的預先處理，運用攝影裝置自帶的矯正檢驗版塊對圖像位點的坐標位置進行更正，利用專業(yè)的數(shù)據(jù)處理運算軟件進行3D模型的構建，并依托于數(shù)據(jù)攝影工作站點實現(xiàn)大比例地形圖的繪制工作。

（四）無人機測繪技術的特點與優(yōu)勢分析

首先，目前流行的地形圖測繪專用無人機可以實現(xiàn)云層下、水平地面1000米的飛行工作，由此可以彌補傳統(tǒng)航空地形圖測繪技術在云層高空飛行限制所引起的受天氣干擾以及云層視線遮掩而無法準確獲取圖像資料的缺陷。隨著電子信息傳輸技術與機械制造及時的發(fā)展，無人機的飛行控制可以通過地理形態(tài)預設與顯著特別地理建筑物的導航系統(tǒng)來實現(xiàn)地理標志物多方位、多角度的地理形態(tài)圖像信息數(shù)據(jù)，為3D造影提供充足的數(shù)據(jù)支持。該技術相比較于其他技術掌握起來更加容易，所使用的儀器設備的維修保養(yǎng)也更為簡便。

（五）無人機測繪技術的缺點

無人機因其設備的體積小、重量輕，因而在地形圖的測繪工作中容易受到外界干擾，其安全性對于地形圖測繪的工作開展的順利性具有重要意義。此外，地形圖測繪用無人機由于重量承受的限制，所加載的圖像收集裝置多為非專業(yè)測量性，相比較于傳統(tǒng)航空地形圖測繪所加載的專業(yè)性圖像收集裝置鏡頭的變異性較大，容易導致觀測點、投影中點以及成像點三點之間的不共線現(xiàn)象。

五、結束語

本文針對我國的現(xiàn)代化建設工程對于地形圖的測繪需求日漸提高的背景，進行了無人機在地形圖測繪工作中應用的淺要分析，期望可以為無人機技術促進地形圖測繪工作水平的提高提供必要的理論參考。