低空無人機(jī)航測(cè)在大比例尺地形測(cè)繪中的應(yīng)用研究

姚磊

摘要：為了解決大比例尺地形測(cè)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(jī)航測(cè)系統(tǒng)為主要分析對(duì)象，對(duì)其在大比例尺地形測(cè)量中的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用開展深入分析，首先介紹了低空無人機(jī)控制系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)、低空無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)，然后詳細(xì)介紹了低空無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在大比例尺地形圖生產(chǎn)過程中的操作步驟，希望給有關(guān)技術(shù)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：低空無人機(jī);航測(cè)技術(shù);大比例尺;地形測(cè)繪圖

在現(xiàn)代化的進(jìn)程中，有必要依靠科學(xué)的力量，低空無人機(jī)測(cè)繪系統(tǒng)在大比例尺地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用逐漸成為一項(xiàng)重要的工作內(nèi)容?；谄鋫鞲邢到y(tǒng)更精確的特點(diǎn)，可以為中國測(cè)繪行業(yè)提供很大的幫助，不僅可以應(yīng)用于城市建設(shè)，同時(shí)也可以有效地成為應(yīng)急救援工作中的重要工具。結(jié)合時(shí)代發(fā)展的特點(diǎn)，將低空無人機(jī)測(cè)繪系統(tǒng)應(yīng)用于大比例尺地形測(cè)繪，可以有效緩解我國應(yīng)急測(cè)繪的需求，從而有效提高實(shí)際測(cè)繪工作的效率，這也是中國逐步數(shù)字化發(fā)展的重要表現(xiàn)之一。

一、低空無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)

無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)是控制無人機(jī)進(jìn)行低空測(cè)繪的核心內(nèi)容。主要通過接收GPS信號(hào)定位來調(diào)整無人機(jī)的實(shí)際位置，了解無人機(jī)在運(yùn)行中的高度和速度，接收地面控制系統(tǒng)發(fā)送的指令，使無人機(jī)按照既定的計(jì)劃航路飛行。

（一）地面控制系統(tǒng)。低空無人機(jī)航測(cè)前，需要利用地面控制系統(tǒng)制定相應(yīng)的飛行路線，在實(shí)際飛行過程中，地面控制系統(tǒng)可以用來采集無人機(jī)飛行過程中的各種信息。地面控制系統(tǒng)中的圖像顯示可以實(shí)時(shí)顯示區(qū)域內(nèi)的飛行軌跡、飛行參數(shù)和電子地圖，結(jié)合實(shí)際情況，通過地面控制改變無人機(jī)在空中的飛行軌跡，修改導(dǎo)航路線和目標(biāo)位置，實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)o人機(jī)的飛行狀態(tài)。

（二）航空影像。低空無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)中使用的成像工具可以使用單反相機(jī)、數(shù)字航拍相機(jī)等日常生活中常用的設(shè)備，并根據(jù)需要測(cè)圖的地形和角度，結(jié)合實(shí)際情況選擇相應(yīng)的圖像傳輸設(shè)備。

（三）數(shù)據(jù)處理軟件。該組件的實(shí)際功能是根據(jù)無人機(jī)飛行過程中記錄的數(shù)據(jù)，通過圖像處理模式對(duì)導(dǎo)航航跡進(jìn)行定位，進(jìn)一步進(jìn)行空對(duì)空加密工作，并在后續(xù)工作中制作數(shù)字地面模型，從而繪制該區(qū)域的整體地形圖。

（四）飛行控制器也是無人機(jī)遙感控制系統(tǒng)的核心。控制系統(tǒng)利用GPS等導(dǎo)航位置信號(hào)等信息估算無人機(jī)的定位、時(shí)速和高度等，并接受由地面?zhèn)魉偷倪b控信號(hào)，以便于全面管理無人駕駛飛機(jī)的自動(dòng)控制，并按照預(yù)設(shè)航路自主行駛。

（五）地面站系統(tǒng)應(yīng)在無人機(jī)飛行之前先規(guī)劃好任務(wù)航線，同時(shí)，地面站點(diǎn)的管控程序還能夠在航行階段中，即時(shí)展現(xiàn)出航行范圍內(nèi)的電氣信息子地圖、飛機(jī)姿態(tài)等相關(guān)信息。同時(shí)，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)區(qū)域的實(shí)際狀況，無人機(jī)操縱員還能夠利用系統(tǒng)調(diào)整航點(diǎn)和目標(biāo)航點(diǎn)，以監(jiān)測(cè)飛機(jī)狀況。

二、低空無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)

（一）靈活性高。低空無人機(jī)航測(cè)技術(shù)所用設(shè)備小，實(shí)際單體體積可由普通車輛運(yùn)輸，使用過程中操作流程相對(duì)簡(jiǎn)單，無人機(jī)起降場(chǎng)地需求量低，在大多數(shù)情況下，無人機(jī)的起飛和著陸可以通過道路或相對(duì)平坦的場(chǎng)地實(shí)現(xiàn)，這將使無人機(jī)的控制和測(cè)繪更加方便。

（二）成本低。因?yàn)橹袊赜蜻|闊，地形非常復(fù)雜，尤其是西南山區(qū)、青藏高原地形以丘陵山地為主。在大比例尺地形圖測(cè)繪任務(wù)中，利用低空無人機(jī)航測(cè)技術(shù)進(jìn)行測(cè)繪，可以在節(jié)約人力物力，同時(shí)山區(qū)地形情況復(fù)雜，也很大程度的保障了作業(yè)人員的安全，另外無人機(jī)航測(cè)所需時(shí)間相對(duì)較短，從而降低成本，而無事故的無人機(jī)所需的維護(hù)成本幾乎可以忽略不計(jì)。

（三）精度高。無人機(jī)測(cè)繪科技發(fā)展非常迅速，現(xiàn)在，其拍攝獲得的圖像的分辨率最高能夠達(dá)到0.05米，和目前國際上應(yīng)用較為普遍的外高分辨衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，其分辨率要更高一些。并且得益于如今快速發(fā)展的新技術(shù)，其采集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的速度較快，特別是在一些地理?xiàng)l件較為復(fù)雜的高原地區(qū)，利用無人機(jī)能夠較短時(shí)間內(nèi)完成地面的數(shù)據(jù)處理工作，為有關(guān)部門及時(shí)提供可靠，準(zhǔn)確的圖像和數(shù)據(jù)資料，為下一步工作的開展奠定基礎(chǔ)。

（四）效率高。對(duì)于復(fù)雜地區(qū)的作業(yè)，由于氣候因素、環(huán)境因素等影響，一些作業(yè)區(qū)域人員根本無法到達(dá)，利用無人機(jī)航測(cè)技術(shù)，有更快的作業(yè)速度、人員無法到達(dá)的先天優(yōu)勢(shì)，可以大大提高整個(gè)測(cè)繪作業(yè)的作業(yè)效率。

三、低空無人機(jī)攝影測(cè)量系統(tǒng)在大比例尺數(shù)字化地形圖中的具體步驟

此類系統(tǒng)在大比例尺地形圖數(shù)據(jù)分析階段中的應(yīng)用，具體展現(xiàn)在獲取測(cè)區(qū)影像、數(shù)字測(cè)圖等方面。在此之中，在對(duì)相關(guān)的影像采集后完成了空三解算，通過分析之后所產(chǎn)生的影像以及空三成果文件能夠在Arcgis內(nèi)完成數(shù)字化分析，在此類文檔內(nèi)具體包括匹配完成定向的坐標(biāo)文字、記錄的影像內(nèi)大地位置、與空三平差的定向點(diǎn)影像位置及文字等。并且應(yīng)用全數(shù)字化攝影以及檢測(cè)系統(tǒng)能夠完成無人機(jī)數(shù)字航空影響的數(shù)字化分析，整個(gè)過程選取pix4D mapper軟件，可以將從地面、輕型無人機(jī)或航攝的影像處理得到厘米級(jí)精度的二維地圖、三維模型和點(diǎn)，Pix4Dmapper支持絕大部分相機(jī)，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(chǎn)效率，為下一步的工作奠定了基礎(chǔ)。

四、結(jié)語

為進(jìn)一步提高測(cè)繪的工作效率及質(zhì)量，為有關(guān)部門提供科學(xué)、精確的地理信息成果，并了解其所反映的各種信息，應(yīng)進(jìn)一步促進(jìn)低空無人機(jī)技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域的應(yīng)用與研究，為我國測(cè)繪事業(yè)的不斷發(fā)展提供新型力量。

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