無人機攝影測量技術(shù)在數(shù)字化地形測量中的應(yīng)用

龍凌媛

摘? ?要：國家綜合實力的提升離不開經(jīng)濟的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的支持，無人機攝影測量技術(shù)的應(yīng)用打破了時代技術(shù)的局限，也突破了地形數(shù)字化測量的瓶頸。為了深入研究無人機技術(shù)在地形測量領(lǐng)域的應(yīng)用，文章需要拓寬分析視角，從無人機攝影系統(tǒng)的內(nèi)涵入手，找尋找無人機攝影測量的優(yōu)勢和特點，從而更好地研究其應(yīng)用方法。就無人機攝影測量技術(shù)在數(shù)字化地形測量方面的應(yīng)用，進行簡要的分析與探討，希望能夠?qū)τ嘘P(guān)人員的工作有所幫助。

關(guān)鍵詞：無人機設(shè)備;測量技術(shù);數(shù)字化地形

1? ? 無人機攝影測量系統(tǒng)的內(nèi)涵

1.1? 無人機的發(fā)展歷史

無人機的應(yīng)用是飛機行業(yè)發(fā)展的里程碑。顧名思義，無人機的價值在于無人駕駛。利用無線電設(shè)備等技術(shù)遠程直接駕駛飛機，或者利用車載計算機進行自主、自由的駕駛。無論哪種方式，都能有效地駕駛無人機。相比于有人駕駛的飛機，無人機能夠執(zhí)行的任務(wù)范圍更加寬泛，且更具效果。一般來說，無人機按照功能和性能，可劃分為軍用和民用兩大類。在軍用方面，無人機主要分為偵查、幼兒、電子對抗、通信等類型，對軍事發(fā)展、提高軍事能力有著極大的促進作用。在民用方面，無人機主要分為農(nóng)用、監(jiān)察、巡視、氣象、勘探等類型，對提升人民生活水平、提高人民生活效率有著極大的推進作用。隨著技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化地形測量得到了人們的重視，無人機測量技術(shù)能夠在這一領(lǐng)域得到良好的應(yīng)用，能夠使人們更加精確、準確地掌握地形數(shù)字化信息[1-2]。

1.2? 測量系統(tǒng)的組成

無人機攝影測量技術(shù)的應(yīng)用，主要依托于完整的功能系統(tǒng)。在實際測量過程中，硬件與軟件系統(tǒng)同時發(fā)揮效用，才能準確地測量出實際數(shù)據(jù)。在硬件系統(tǒng)應(yīng)用中，無人機主要包括機載、監(jiān)察等功能。在軟件系統(tǒng)應(yīng)用中，無人機主要包括飛行路線、攝影檢測、遠程操作、飛行控制等方面的內(nèi)容。通過實現(xiàn)對航攝的細致檢查、航攝面的覆蓋范圍以及信息數(shù)據(jù)的傳遞速度，就能有效解決無人機飛行時的穩(wěn)定性問題。無人機作為沒有駕駛員直接操作的飛行器，在測量物體時具有一定的技術(shù)難度。只要利用高分率等測量技術(shù)，就能快速、準確地捕捉地形數(shù)據(jù)，從而準確掌握地形地貌和各類物體的實際情況。基于無人機的測量系統(tǒng)技術(shù)，科研人員在該領(lǐng)域中不斷地研究和探索，力求實現(xiàn)造價低、質(zhì)量輕、體積小的無人機技術(shù)，依托其反應(yīng)快、使用方便的特性，不斷提升測量工作效率。通過加大無人機管制力度，不斷科學(xué)、合理地應(yīng)用無人機技術(shù)。

1.3? 測量系統(tǒng)的性能

一般來說，無人機攝影測量離不開行之有效的系統(tǒng)性能。在實際工作中，GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、檢測與分析系統(tǒng)、數(shù)字遙感系統(tǒng)等需要共同發(fā)揮效用，才能在遠程操作中游刃有余地駕馭無人機工作。為了方便研究，可以將無人機看成一個獨立的飛行平臺。從某種層面上看，無人機飛行平臺主要有航攝、成圖、測繪、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)整合等性能。只有將無人機所有性能綜合整理在一起，才能提高無人機攝影測量的作業(yè)效率。

2? ? 無人機攝影測量技術(shù)的特點和作用

2.1? 測量技術(shù)科學(xué)、高端、可靠

隨著無人機技術(shù)的發(fā)展，攝影測量在數(shù)字化地形項目上有著較為廣泛的應(yīng)用。一般來說，無人機設(shè)備與載人機設(shè)備不同，它的飛行高度并不高，主要集中在50～1 000 m。就遠近而言，無人機攝影屬于近景拍攝范疇，能夠滿足數(shù)字化地形測量的根本需求。在數(shù)字化地形測量中，無人機測量技術(shù)展示出強大的科學(xué)性、可靠性以及高端性。

在測圖工作中，無人機設(shè)備系統(tǒng)能夠很好地發(fā)揮效用，更加快速、準確地完成測繪作業(yè)內(nèi)容。依托可視化操作，對各種各樣的地形特點進行集中捕捉和分析，然后再將所獲得的信息進行集中處理，從而將信息更加直觀地展示出來。無人機攝影是分析與研究地形測量的有效手段。例如，在深山茂林中，很多地方人們無法去實地測量，只能運用一些科學(xué)化的手段進行計算與估量。利用無人機搜索與檢測，可以有效解決測量盲區(qū)等問題，不僅能夠降低人測量的難度，還能提高測量的精確度[3-4]。

2.2? 測量技術(shù)安全、穩(wěn)健、迅速

從某種角度上看，無人機攝像測量具備一定的安全性、穩(wěn)健性、便捷性。我國幅員遼闊，物資豐富，部分地形錯綜復(fù)雜。常規(guī)性的測量技術(shù)不能滿足實際需要，也解決不了測量難點問題。例如，一些偏遠地區(qū)受云層、積雪、狂風(fēng)等特殊自然條件制約，不能進行實時的技術(shù)測量，從而無法掌握該地區(qū)地形特點，自然條件差、天氣情況惡劣的地區(qū)，給使用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)系統(tǒng)帶來了一定的困難。由于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)系統(tǒng)無法發(fā)揮效用，所測量的數(shù)據(jù)不夠精確，不利于地形地貌的研究。一直以來，極端的自然條件已成為制約我國地形勘測項目發(fā)展的重要因素。但隨著無人機設(shè)備的發(fā)展和系統(tǒng)技術(shù)大力的開發(fā)，無人機攝影技術(shù)完美地解決了因自然條件影響而導(dǎo)致無法測量的問題，也規(guī)避了一些不必要的安全隱患因素。

在實際測量過程中，無人機攝影測量技術(shù)自成體系，不會因航行高度、特殊地形地貌、惡劣自然條件等因素的影響失去測量效用，不僅提高了成像質(zhì)量和效率，也迎合了數(shù)字化地形發(fā)展需要。

2.3? 測量技術(shù)相對靈活、便捷

在地形測量方面，無人機設(shè)備的應(yīng)用開辟了科學(xué)發(fā)展的新路徑，不僅加速了測量技術(shù)的優(yōu)化過程，還提高了測量的精確度。尤其是在無人機飛行過程中，其短小精悍的特征，給自身帶來極大的靈活性，能夠自由調(diào)整所需要的高度，從而方便精確測量。在無人機上升過程中，可以依托各項系統(tǒng)技術(shù)，尋找視角的清晰度，準確調(diào)整測量高度。在無人機下降過程中，可根據(jù)路面的平整度、順暢度進行拍攝。通過分析與研究攝影的成像問題，再根據(jù)成像的清晰度，迅速整合出相關(guān)數(shù)據(jù)資料，從而方便人工探測，得出最終的測量結(jié)果。從某種角度上看，利用無人機設(shè)備，不僅實現(xiàn)了對地形和物體的準確測量，也保證了測量時的安全。由于在飛行過程中無人機上升與下降的自由性，以及測量時靈活、便捷的拍攝機制，能夠無死角地分析地形與物體特點和性質(zhì)，從而從根本上解決了數(shù)字化地形測量的難題。

2.4? 測量效果精確，且值得信任

一般來說，無人機設(shè)備的研究與應(yīng)用，開創(chuàng)了飛行測量的新標段。相比于傳統(tǒng)載人飛機測量，無人機設(shè)備具有獨特的技術(shù)優(yōu)勢。它的應(yīng)用不僅緩解了人為探測的不安全性、不方便性，還提升了測量的精確度，促進了地形領(lǐng)域科學(xué)的研究與發(fā)展。從某種層面上看，隨著地形測量技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化已成為地形測量時代的主流。21世紀是科技發(fā)展的飛速時期，也是飛行行業(yè)的黃金時期。在科研技術(shù)的帶動下，無人機探索、無人機測量等技術(shù)得到了更深層面上的應(yīng)用。由于測量效果更加精確、測量效率更高，大大減少了人們在測量時所投入的精力和不必要的資源、資金浪費。在無人機實際攝影測量過程中，實現(xiàn)了無死角的拍攝，就等同于提升測量精度。由于無人機自身優(yōu)勢，它可以依托現(xiàn)行的、先進的數(shù)字分析系統(tǒng)，快速摸索某一區(qū)域的形狀，掌握該地區(qū)地形的內(nèi)涵特點，從而依托精密的測量結(jié)果，實現(xiàn)對該區(qū)域地形的認知，解決后續(xù)資源開發(fā)與利用問題。

3? ? 無人機攝影測量技術(shù)在數(shù)字化地形測量方面的應(yīng)用方法

3.1? 航空測量攝影

隨著21世紀科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，航空攝影測量技術(shù)變得越來越重要。無論是軍事，還是民用，都能體現(xiàn)一個國家的綜合實力。我國正處于民族全面崛起的關(guān)鍵時刻，無人機設(shè)備的應(yīng)用無疑成了科學(xué)技術(shù)的一大突破，也成了地形測量的關(guān)鍵性因素。在航空測量方面，無人機測量技術(shù)的升華和系統(tǒng)機能的合理發(fā)揮，更加有效地解決了特殊環(huán)境下的成像問題以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化問題。依托攝影系統(tǒng)所拍攝的圖片以及GPS定位系統(tǒng)，將所得的圖片內(nèi)容和位置信息進行有機的結(jié)合，逐步生成內(nèi)涵豐富的圖像信息。通過運用圖像繪制與合成的技術(shù)手法，不斷將成像中的內(nèi)容進行整合，經(jīng)過信息系統(tǒng)的分析與加工，生成準確度高、質(zhì)效性強的數(shù)據(jù)影像，不僅大大提高了對特殊條件、特殊位置的把控能力，也保證了測量的及時性、穩(wěn)定性、準確性。

3.2? 像片測量與控制

從某種角度上看，像片測量與控制是無人機測量技術(shù)中的重點內(nèi)容。像片測量點和控制點更是測量技術(shù)中的重中之重。在運用像片控制點時，有關(guān)人員需要重視技術(shù)范圍、實際操作、參數(shù)分析、工作常態(tài)等問題。在技術(shù)范圍方面，有關(guān)人員需要明確測量流動站等知識，保證所有的實際操作要在COS所控范圍內(nèi)進行，從而快速傳輸數(shù)據(jù)，實現(xiàn)測量結(jié)果最優(yōu)化、質(zhì)量最大化。在實際操作方面，測量人員需要充分研究無人機在飛行、測量過程中容易存在的問題，做好運用和維護工作，保證測量的有效進行。在參數(shù)分析方面，一定要重視利用測量手簿。通過找尋控制點，不斷分析具體參數(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的高效性。在工作常態(tài)方面，有關(guān)人員要加大對PTK工作站的管理力度，通過檢測各系統(tǒng)的工作性能和狀態(tài)，加大對每組數(shù)據(jù)的測量力度，一般為3次，從根本上減少測量結(jié)果的誤差，提高檢測、審查、核對能力。

3.3? 三角測量技術(shù)應(yīng)用

空中三角測量技術(shù)有著巨大的應(yīng)用價值，也可以說它是把握地形測量的根本性問題。通常情況下，立體式的測量有助于提高觀察能力和測繪水平。使用空中三角測量法，不僅可以利用以較少的控制點，實現(xiàn)整個系統(tǒng)加密的過程，還能提高高程、平面位置的協(xié)同性和統(tǒng)一性，從而從根源上提升攝影質(zhì)量和效率?；谌菧y量技術(shù)的特點，它雖然能夠減輕無人機測量的工作難度，但由于缺少行之有效的控制點，不能掌握更多、更好的控制點，其結(jié)果會受到一定的、直接的影響?；诖?，技術(shù)人員可以運用更加科學(xué)的手段，編寫應(yīng)用程序，在保證測量精確度的同時，提升自動化效用。利用數(shù)據(jù)系統(tǒng)計算地形的準確位置，不斷提高各個系統(tǒng)的效用，就能保障系統(tǒng)設(shè)置的科學(xué)性、合理性，從而更具效用地實現(xiàn)和完成內(nèi)定向的工作。

3.4? 繪制地形地圖

繪制地形地圖是無人機設(shè)備的主要工作環(huán)節(jié)。為了保障地圖繪制的精密度，有關(guān)人員需要深入研究數(shù)字化技術(shù)。在適當、適宜的條件下，利用航空拍攝法，不斷優(yōu)化清晰度、比例尺，逐步提升拍攝的全面性。例如，在對河流、水庫、湖泊進行測量時，可以采用航空攝影測量法。通過直接觀察測量目標，直接運算測量數(shù)據(jù)，進而得出更準確的測量結(jié)果。為了提升地圖繪制的技術(shù)水平，有關(guān)人員還需要從無人機的工作原理、測量的方式方法、系統(tǒng)運用的有機結(jié)合以及地圖地形繪制工作思路等方面入手，不斷優(yōu)化信息數(shù)據(jù)，在最大限度上提高圖像地形和數(shù)據(jù)地形的統(tǒng)一度。另外，為了強化無人機設(shè)備技術(shù)，有關(guān)人員需要從飛行路徑、飛行速度、飛行高度等方面進行把關(guān)。通過結(jié)合所拍攝的圖片以及所分析的數(shù)字信息，制定出自身所需要的、滿足工作需求的測量結(jié)果。

4? ? 結(jié)語

數(shù)字化地形測量并非一項簡單的工作，它需要技術(shù)人員依托無人機設(shè)備，及時、準確地測量地形，從根本上提高對地形的認知和應(yīng)用。另外，隨著無人機測量技術(shù)應(yīng)用范疇的擴大，數(shù)字化地形測量變得越來越方便。通過技術(shù)人員的不斷研究，各種地形測量技術(shù)的不斷提升，相信未來中國無人機技術(shù)將會更上一層樓。

[參考文獻]

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[3]羅京華.無人機攝影測量技術(shù)在數(shù)字化地形測量的應(yīng)用分析[J].資源信息與工程，2018（3）：118-119.

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Application of UAV photogrammetry technology in digital topographic survey

Long Lingyuan

（Nanning Exploration & Survey Geoinformation Institute， Nanning 530000， China）

Abstract：The improvement of countrys comprehensive strength is inseparable from the economic development and the support of science and technology. the application of UAV photogrammetry technology breaks the limitations of the times and technology， and also breaks through the bottleneck of terrain digital measurement. In order to further study the application of UAV technology in the field of topographic survey， this paper need to broaden the analysis perspective， start with the connotation of UAV photogrammetry system， find the advantages and characteristics of UAV photogrammetry， so as to better study its application methods. This paper briefly analyzes and discusses the application of UAV photogrammetry technology in digital topographic survey， hoping to be helpful to the work of relevant personnel.

Key words：unmanned aerial vehicle equipment; measurement technology; digital terrain