測繪工程中無人機的應用流程及要點研究

閆鴻鐸

（廣西尺度測繪地理信息有限公司，廣西 南寧 530023）

隨著現代科技的迅猛發展，無人機技術已經走出實驗室，融入了眾多領域，其中測繪工程領域尤為引人注目。傳統測繪方法在效率和成本上面臨著一些限制，而無人機以其高效、靈活和準確的特點，為測繪工程帶來了全新的可能性。在復雜多變的地形環境中，無人機可以高效獲取空中數據，為土地測繪、地形建模、資源管理等提供精確數據支持[1]。本文將探討無人機在測繪工程中的應用流程及關鍵要點，旨在深入了解無人機技術在測繪領域的嶄新應用，為未來測繪工作提供更加智能、高效的解決方案。

1 航拍技術要點

航拍技術的優越性在于它的高效性和全面性，然而要發揮其優勢，合理的航線規劃、飛行高度的控制以及航拍時間的安排都是至關重要的，這些要點相互協作，共同保障著無人機航拍的質量和效果。在航線規劃階段，需要根據測繪工程的實際需求和地形特點，合理規劃飛行航線，確保數據能夠全面覆蓋目標區域。綜合考慮地形起伏、自然障礙物以及安全飛行的要求，確定飛行路徑的設計，以達到最佳的數據采集效果。同時，合理的航線規劃也可以最大程度地減少航拍過程中的時間和能源浪費，提高工作效率。飛行高度的選擇直接影響著圖像的分辨率和數據的精度。對于地形復雜的區域，需要根據地物的高度和特點進行相應的調整。過高的飛行高度可能會造成數據缺失，而過低的飛行高度則容易引發碰撞風險。因此，在飛行前需要對目標區域的地形進行詳細分析，合理選擇飛行高度，以保證圖像的質量和數據的準確性。不同時間段的光照、氣象條件等都會對航拍結果產生影響。選擇在光線充足、天氣穩定的時段進行航拍，可以獲得更清晰、更準確的圖像數據。同時，航拍時間的安排還需要兼顧飛行器的電量、任務的緊急程度等因素，確保航拍任務的順利進行。

2 無人機測繪遙感系統技術要點

在無人機應用流程中，無人機測繪遙感系統技術的要點涵蓋了多個關鍵的方面，從傳感器的選擇到數據的處理，每一個環節都直接影響著測繪數據的質量和準確性。在選擇傳感器時，需要綜合考慮測繪任務的特點、要求以及環境條件。例如，對于地形復雜的區域，選擇分辨率較高的小型數碼相機可以獲取更為精細的圖像數據，而對于大范圍的測繪任務，選擇多光譜傳感器可以獲取更多的地物信息[2]。此外，傳感器的校準和定標也是確保數據準確性的關鍵步驟，只有在傳感器準確可靠的基礎上，才能獲得具有實際應用價值的測繪數據。在無人機航拍過程中，設備的穩定性和自動化程度會直接影響數據采集的效率和質量。現代的無人機配備了先進的自動駕駛系統和飛控設備，能夠實現高度自主的飛行和數據采集。無人機的飛行高度和速度也需要根據具體情況進行合理的設定，以確保獲取的圖像數據具有足夠的重疊度和覆蓋范圍，以支持后續的數據處理和分析工作。此外，通過對采集到的圖像數據進行拼接、糾正、校正等一系列處理，可以生成高質量的測繪數據產品。在這個過程中，準確的定位和匹配技術能夠保證不同航片之間的圖像精準疊加，而數字影像處理技術能夠消除圖像失真和色差，提升數據的可用性和準確性。

3 航攝準備要點

航攝準備涵蓋了一系列重要要點，從搭載設備到飛行路線規劃，每一個環節都直接影響著航拍的效果和數據質量。在現代測繪中，CCD 數碼相機和激光掃描儀等設備成為常見的選擇。數碼相機能夠捕捉高分辨率的圖像，而激光掃描儀則可以獲取地面的三維點云數據。通過合理選擇和搭載這些設備，無人機可以實現多源數據的采集，從而更準確地還原地表特征。在航攝準備過程中，需要設置像控標記點以提供空間定位的參考。像控標記點的設置通常基于測繪目標的地形和地貌，以及測繪精度要求。這些標記點可以通過GPS 定位或其他測量方法精確布設，用于校正圖像的定位誤差。通過對標記點的精確控制，可以使測繪數據具有更高的準確性和穩定性。同時，飛行路線的規劃需要考慮到測繪區域的地形、障礙物和安全因素，以確保無人機飛行的安全和穩定。飛行高度的設定需要根據任務需求和數據分辨率來確定，過低的高度可能導致數據質量不足，而過高的高度則可能喪失細節信息。通過合理規劃飛行路線和高度，可以最大限度地實現數據的全面采集和高質量獲取。在航攝準備階段還需要考慮數據采集的時間窗口和氣象條件。選擇適宜的飛行時間可以減少對光照和陰影的影響，從而提高圖像的質量[3]。此外，了解當地的氣象條件可以幫助選擇飛行的合適時機，避免惡劣天氣對數據采集的干擾。

4 外業采集流程要點

外業采集直接關系到后續數據處理和測繪結果的質量。在外業采集流程中，嚴格遵循規范流程和技術要點是確保測繪成功的關鍵。首先，在外業采集中，航向和旁向的重疊度是需要明確控制的重要參數。航向重疊度和旁向重疊度的設定會影響數據的立體重建效果和精度。通常情況下，航向重疊度應在70%～90%，旁向重疊度應在30%以上，這樣可以確保相鄰圖像之間有足夠的共同區域，便于后續的匹配和融合。其次，在外業采集中，攝影參數的控制也至關重要。攝影參數包括焦距、飛行高度和分辨率等，它們會直接影響到圖像的質量和地面特征的提取。合理的焦距選擇可以保證圖像清晰度和分辨率的平衡，而飛行高度的設定需要根據地形和目標特征來確定，以確保圖像能夠捕捉到所需信息。此外，分辨率的控制也需要根據測繪任務的要求來設定，較高的分辨率可以捕捉更多細節，但也會增加數據處理的難度。同時飛行路線和定點拍照位置的設定也需要精心安排。飛行路線的規劃要考慮地形、障礙物和安全因素，以確保無人機能夠平穩飛行并獲取全面的數據。定點拍照位置的選擇需要根據測繪目標和數據需求來確定，關鍵地點的拍照可以提供更精確的定位信息，有助于后續的數據處理和分析。

5 數據處理要點

數據處理直接決定了測繪結果的質量和準確性。在數據處理階段，我們需要采取一系列措施，以確保獲取的數據能夠被準確地轉化為有用的信息。首先，建立測量區域控制網是數據處理的基礎。這意味著我們需要將采集的信息數據傳輸至計算機終端，并根據地理坐標系統建立起一套合理的控制網，以便后續的數據處理和分析。控制網的建立需要考慮測量精度和數據的空間分布，以確保每個數據點都能夠被正確地定位。其次，數據矢量化和校核是確保數據準確性的重要步驟。通過對信息數據進行矢量化處理，可以將其轉化為具有空間坐標的矢量要素，從而方便后續的地理信息系統（GIS）分析。同時，校核數據的準確性也至關重要，可以通過與現實場景進行對比，或者與其他已知數據進行比對，以排除可能的誤差。此外，數據濾波處理也是優化測繪結果的重要手段。無人機在飛行過程中可能受到風力、震動等因素的影響，導致獲取的數據出現噪聲。為了去除這些噪聲，可以采用濾波算法對數據進行平滑處理，從而得到更加平穩的測量結果。關鍵處理技術的應用也能夠對測繪結果進行優化。例如，PPK 技術、DOM 技術和CCM 技術等都可以在數據處理過程中發揮重要作用。PPK 技術可以提高定位精度，DOM 技術可以對圖像進行剪裁和處理，CCM 技術可以糾正圖像的色差和畸變。選擇合適的處理技術可以有效地提高數據處理的效率和準確性。

6 分析測繪結果要點

在分析測繪結果時，我們需要采取一系列要點，以獲得準確的評估和有意義的結論。

結合全球導航衛星系統（GNSS）和實時動態定位技術（RTK），我們可以進行實地驗證，校準地形高程點的精度[4]。通過與實際地形進行比對，我們可以了解測繪數據與現實場景的吻合程度，從而判斷測繪數據的準確性。這種實地檢測可以有效地排除誤差，并進一步提高測繪結果的可靠性。分析結果需要考慮多個因素，包括測繪精度、地形特征和數據的一致性。我們可以借助地理信息系統（GIS）等工具，對測繪數據進行空間分析，以確定數據的分布情況和特征。同時，還可以通過制作高程等值線圖和地形圖，直觀地展示測繪數據的變化趨勢和地形特征。分析結果還應結合工程實際和決策需求，得出有意義的結論。例如，我們可以根據測繪數據分析地形高低變化，為工程規劃和設計提供參考。如果測繪數據涉及植被覆蓋情況，我們可以評估植被的分布密度和類型，為環境保護和生態恢復提供依據。分析測繪結果還有助于發現潛在問題和優化方案。例如，如果測繪數據與實際地形存在較大偏差，我們可以通過進一步的校正和數據處理來提高數據的準確性。如果測繪數據反映了某些地區的異常情況，我們可以深入分析其原因，并在后續工程中采取相應的措施。

7 精確定位和導航要點

精確定位和導航決定了無人機的位置和航向信息的準確性，直接影響了測繪數據的質量和測繪任務的成功。GPS 系統通過衛星信號來確定無人機的位置，為測繪任務提供了空間坐標的基礎數據。然而，要確保測繪數據的精確性，需要考慮到衛星信號的誤差，包括鐘差、大氣層影響和多路徑效應等。因此，精確的GPS 接收器和差分GPS 技術的應用變得至關重要。差分GPS 技術可以通過與參考站進行實時通信，校正衛星信號誤差，提高位置測量的準確性，特別是在遙遠地區或信號較差的情況下。RTK 技術通過使用基準站和移動接收器來提供高精度的位置信息。基準站位于已知坐標的位置上，而移動接收器搭載在無人機上。基準站和移動接收器之間的通信允許實時校正衛星信號誤差，實現厘米級的位置精度。這對于需要高精度測繪數據的應用尤其重要，如地形建模和土地測繪。慣性導航系統使用加速度計和陀螺儀等傳感器來測量無人機的加速度和角速度，從而計算出其運動軌跡。雖然慣性導航系統不依賴于外部信號，但隨著時間的推移，誤差會累積，導致定位不準確。因此，通常將GPS 和RTK與慣性導航系統相結合，以實現高精度的位置和航向測量。

8 安全和法規要點

安全和法規在無人機測繪工程中既是保障飛行安全的基石，也是確保合法合規操作的關鍵。我國針對無人機的使用制定了一系列法規和規定，以確保飛行的合法性和安全性。操作者必須了解并嚴格遵守這些法規，包括飛行高度限制、飛行時間限制、禁飛區域和敏感區域的規定等。同時，必須獲得相應的無人機飛行許可證，并確保許可證的合法有效。違反航空法規可能會導致嚴重的法律后果，包括罰款和刑事責任。為了確保飛行的安全性，政府和民航部門設立了飛行限制區域，通常包括機場、軍事設施、城市區域和其他特殊區域。無人機操作者必須事先了解并遵守這些限制，避免進入禁飛區域[5]。在飛行前，應當使用無人機航拍規劃工具和航拍規劃軟件，確認飛行路徑和區域是否受到限制，以確保飛行的合法性和安全性。操作者需要充分評估飛行環境，包括天氣條件、風速和風向、天空障礙物和其他潛在風險因素。在飛行計劃中應包括飛行前的安全檢查、應急措施和失控情況下的飛行終止計劃。此外，飛行中需要不斷監測無人機的狀態和性能，確保其正常運行。飛行過程中的風險識別和應對能力將直接影響飛行的安全性。

9 結語

綜上所述，無人機在測繪工程中的應用流程及關鍵要點已得到詳盡闡述。其快速響應能力、廣闊測量范圍、高時效性和低成本等優勢，為測繪領域帶來了革命性變革。隨著技術不斷發展，我們可以預見無人機在測繪工程中的應用將繼續深化，其在高精度測繪、智能數據處理等方面的潛力還未完全發掘。未來，隨著無人機技術的不斷成熟和完善，我們有理由相信，無人機將更好地滿足測繪工程領域的需求，推動該領域向著更加精準、高效、智能的方向邁進。同時，我們期待無人機在更廣泛領域的探索，為地理信息、城市規劃、環境監測等提供更多創新解決方案，為人類社會的可持續發展做出更大貢獻。