低空無人機航測在大比例尺地形測繪中的應用研究

姚磊

摘要：為了解決大比例尺地形測量困難性過高、工作效率低下的問題，本篇文章選取低空無人機航測系統為主要分析對象，對其在大比例尺地形測量中的現實應用開展深入分析，首先介紹了低空無人機控制系統的組成和特點、低空無人機航測系統的特點，然后詳細介紹了低空無人機航測系統在大比例尺地形圖生產過程中的操作步驟，希望給有關技術人員提供參考。

關鍵詞：低空無人機;航測技術;大比例尺;地形測繪圖

在現代化的進程中，有必要依靠科學的力量，低空無人機測繪系統在大比例尺地形圖測繪中的應用逐漸成為一項重要的工作內容。基于其傳感系統更精確的特點，可以為中國測繪行業提供很大的幫助，不僅可以應用于城市建設，同時也可以有效地成為應急救援工作中的重要工具。結合時代發展的特點，將低空無人機測繪系統應用于大比例尺地形測繪，可以有效緩解我國應急測繪的需求，從而有效提高實際測繪工作的效率，這也是中國逐步數字化發展的重要表現之一。

一、低空無人機飛行控制系統的組成和特點

無人機航測系統是控制無人機進行低空測繪的核心內容。主要通過接收GPS信號定位來調整無人機的實際位置，了解無人機在運行中的高度和速度，接收地面控制系統發送的指令，使無人機按照既定的計劃航路飛行。

（一）地面控制系統。低空無人機航測前，需要利用地面控制系統制定相應的飛行路線，在實際飛行過程中，地面控制系統可以用來采集無人機飛行過程中的各種信息。地面控制系統中的圖像顯示可以實時顯示區域內的飛行軌跡、飛行參數和電子地圖，結合實際情況，通過地面控制改變無人機在空中的飛行軌跡，修改導航路線和目標位置，實時監控無人機的飛行狀態。

（二）航空影像。低空無人機航測系統中使用的成像工具可以使用單反相機、數字航拍相機等日常生活中常用的設備，并根據需要測圖的地形和角度，結合實際情況選擇相應的圖像傳輸設備。

（三）數據處理軟件。該組件的實際功能是根據無人機飛行過程中記錄的數據，通過圖像處理模式對導航航跡進行定位，進一步進行空對空加密工作，并在后續工作中制作數字地面模型，從而繪制該區域的整體地形圖。

（四）飛行控制器也是無人機遙感控制系統的核心。控制系統利用GPS等導航位置信號等信息估算無人機的定位、時速和高度等，并接受由地面傳送的遙控信號，以便于全面管理無人駕駛飛機的自動控制，并按照預設航路自主行駛。

（五）地面站系統應在無人機飛行之前先規劃好任務航線，同時，地面站點的管控程序還能夠在航行階段中，即時展現出航行范圍內的電氣信息子地圖、飛機姿態等相關信息。同時，針對現場作業區域的實際狀況，無人機操縱員還能夠利用系統調整航點和目標航點，以監測飛機狀況。

二、低空無人機航測系統的特點

（一）靈活性高。低空無人機航測技術所用設備小，實際單體體積可由普通車輛運輸，使用過程中操作流程相對簡單，無人機起降場地需求量低，在大多數情況下，無人機的起飛和著陸可以通過道路或相對平坦的場地實現，這將使無人機的控制和測繪更加方便。

（二）成本低。因為中國地域遼闊，地形非常復雜，尤其是西南山區、青藏高原地形以丘陵山地為主。在大比例尺地形圖測繪任務中，利用低空無人機航測技術進行測繪，可以在節約人力物力，同時山區地形情況復雜，也很大程度的保障了作業人員的安全，另外無人機航測所需時間相對較短，從而降低成本，而無事故的無人機所需的維護成本幾乎可以忽略不計。

（三）精度高。無人機測繪科技發展非常迅速，現在，其拍攝獲得的圖像的分辨率最高能夠達到0.05米，和目前國際上應用較為普遍的外高分辨衛星影像數據進行比較，其分辨率要更高一些。并且得益于如今快速發展的新技術，其采集數據和處理數據的速度較快，特別是在一些地理條件較為復雜的高原地區，利用無人機能夠較短時間內完成地面的數據處理工作，為有關部門及時提供可靠，準確的圖像和數據資料，為下一步工作的開展奠定基礎。

（四）效率高。對于復雜地區的作業，由于氣候因素、環境因素等影響，一些作業區域人員根本無法到達，利用無人機航測技術，有更快的作業速度、人員無法到達的先天優勢，可以大大提高整個測繪作業的作業效率。

三、低空無人機攝影測量系統在大比例尺數字化地形圖中的具體步驟

此類系統在大比例尺地形圖數據分析階段中的應用，具體展現在獲取測區影像、數字測圖等方面。在此之中，在對相關的影像采集后完成了空三解算，通過分析之后所產生的影像以及空三成果文件能夠在Arcgis內完成數字化分析，在此類文檔內具體包括匹配完成定向的坐標文字、記錄的影像內大地位置、與空三平差的定向點影像位置及文字等。并且應用全數字化攝影以及檢測系統能夠完成無人機數字航空影響的數字化分析，整個過程選取pix4D mapper軟件，可以將從地面、輕型無人機或航攝的影像處理得到厘米級精度的二維地圖、三維模型和點，Pix4Dmapper支持絕大部分相機，包含了RGB、多光譜、熱紅外等，較快提高了大比例尺地形圖的生產效率，為下一步的工作奠定了基礎。

四、結語

為進一步提高測繪的工作效率及質量，為有關部門提供科學、精確的地理信息成果，并了解其所反映的各種信息，應進一步促進低空無人機技術在測繪領域的應用與研究，為我國測繪事業的不斷發展提供新型力量。

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