浅析基于无人机技术的地形图测绘研究

张勇

[摘要]地形图测绘对于我国现代化建设工程具有重要意义，可以为工程整体规划提供必要的地理信息，有助于建设的科学合理性。现阶段针对地形图的测绘已经衍生出许多技术，本文对地形图测绘的概念以及该类工作在城市规划设计与土地使用管理中的应用进行综合性的论述，肯定了该类工作的实际意义。在查阅相关文献资料的基础上对目前使用较多的测绘技术进行综述，涉及全站仪测绘、GPS数字测绘，对各类技术的特点以及应用情况进行分析，并对无人机技术进行描述，包括无人机技术的概念、无人机的测绘系统组成以及工作流程，并论述了无人机技术的特点优势以及无人机技术的缺点，以期为测绘行业相关人员的技术水平提升提供理论参考借鉴。

[关键词]地形图测绘;无人机技术;意义及前景分析;方法论述

[中图分类号]K99 [文献标识码]A [文章编号]1671-5918（2019）05-0117-02

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

引言

无人机技术是在电子遥控、信息远程交流等技术上通过融合与创新发展而来的一项新型人为替代技术，其以自身的简便性、高效性在诸多行业领域获得了广泛的应用，逐步发展成了一种技术潮流。本文针对该技术在地形图测绘工作中的应用进行了论述，以期推动地形图测绘行业与无人机技术的融合。

一、地形图测绘简介

地形图是指地理表面起伏情况以及起伏的地点投影在水平平面上的地理信息图像，可以详细地对地面上存在的山沟丘陵、人文建筑以及土壤植被等地理信息进行综合性描述。

二、地形图测绘的应用

（一）在城市规划设计中的应用

随着我国现代化进程的不断推进，我国的城市化建设得到了迅猛发展。在具体的建设过程中多涉及基础性的地理形态信息的需求，以此来为建筑位置的安排、建筑风格的设计以及建筑的长期使用效果评判提供合理的参考资料，提高城市建设的资源利用效率以及城市建设工程的质量水平，还包括针对不合理建筑的识别。地形图测绘则在以上方面为城市规划设计提供了必要的信息数据，高效、合理的平面图测绘在数据信息时代结合网络信息传输技术，可以持续为相关的城市设计规划人员提供城市地理建筑设施的变化情况，帮助其分析建筑安排的科学性提高工作水平。

（二）在土地使用管理中的应用

我国是位于亚洲的东南部，横跨三种地形区域，属于国界内各地区之间地形面貌差别较大的国家，涉及平原、高原、盆地、丘陵等多种地理形态，这为我国的总体土地利用规划带来不小的困难。通过放大比例的地形图的测绘，相关人员可以从宏观的角度上对我国整体的地理形态分布特点进行大体的了解，从而有助于改善土地使用管理政策提出的实际性。

三、地形图常用测绘技术论述

（一）全站仪测绘

1.全站仪测绘概述。全站型电子距离测试仪（简称全站仪）是融合了光学、机器学以及电子学等多学科技术的高端测量器械，可以同时进行水平、垂直角度以及平面、斜面距离的测量。通过全站仪进行的地形图测绘则称之为全站仪测绘。全站仪测绘的具体工作流程主要包括野外情况考察、测绘方案设计、图根把控测制、野外资料收集、内业制图、图像质量验收以及导出成果。

2.全站仪测绘的特点与应用。通过全站仪进行的地形图测量绘制工作可以实现测绘数据精准程度的提高，但该测绘技术对于人力相对较为依赖，在野外地形图测绘过程中的工作量较大。全站仪目前多应用于人文分布密集场所的测绘工作，相比较于野外测绘，城市、乡村的测绘环境条件更优越，且可以为其较大的物力、人力消耗提供及时支持。该技术以高精准度的特点，在高精准度要求的城乡地基的测绘、房屋位置的测绘以及1比500与1比1000的城市规划设计图中使用较为广泛。

（二）GPS数字测绘

GPS RTK数字测绘是全球定位系统实施动态测量（GlobalPositioning system Real Time Kinematic）数字测绘的简称。江西省曾针对GPS RTK技术进行了网络基点站台——江西省卫星导航定位系统（Jiangxi Satelhte Navigation and Positioning Sys-tern，JSNPS）。只要测绘地点可以接收到通讯信号以及接受大于4颗卫星发射的电磁信号，便可以通过实时控制点的矫正运算可以获得该控制点的地理坐标数据。

GPS RTK具有很好的便利性，只要测绘区域可以满足基本的信号接收需求，只需一名专业人员便可以轻松独立地实现精准程度为厘米级别的定型图测绘工作。GPS RTK技术目前多应用于城市规划图的设计测绘工作。

四、无人机测绘技术

（一）无人机测绘技术简介

无人驾驶移动机械（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）原指军方专用的使用无线电遥控设备进行操控的机械飞机，随着机械技术的发展，无人机的概念范围进一步扩大，可以通过遥控设备来实现移动操控的机械均可以泛称为无人机。

无人機通过在无人机上搭载信号接收装置、信号发射装置以及图像接收装置，即可以实现以无人机为载体的信号收集工作，成为目前信息收集工作的主流工作模式。无人机技术在地形图测绘中的应用即为无人机测绘技术。

（二）无人机测绘系统组成

无人机测绘系统主要包括无人飞行机器工作版块、图像资料收集版块、地面飞行行为控制版块以及信号传输版块。其中，无人飞行机器工作版块包括飞行机器的基本架构、飞行机器的电力能源供给装置、电力能源调节装置以及飞行关键桨翼，在实际的地形图测绘工作中，还要搭配辅助电子遥控装置以及电能组。

（三）无人机测绘工作流程

无人机地形图测绘技术普遍采用“内先外后”的工作模式，首先对待测绘区域的简要情况与已有数据进行收集整理，之后依照测绘工程的具体要求来进行飞行参数的设置。在环境条件满足无人机的飞行要求时进行飞行数据收集工作，并对飞行的效果水平进行考察。在完成必要的数据收集之后，要将数据的图像参数导致电子计算机的处理软件中，对图像进行包括变异差值修订、Wallis变换等在内的预先处理，运用摄影装置自带的矫正检验版块对图像位点的坐标位置进行更正，利用专业的数据处理运算软件进行3D模型的构建，并依托于数据摄影工作站点实现大比例地形图的绘制工作。

（四）无人机测绘技术的特点与优势分析

首先，目前流行的地形图测绘专用无人机可以实现云层下、水平地面1000米的飞行工作，由此可以弥补传统航空地形图测绘技术在云层高空飞行限制所引起的受天气干扰以及云层视线遮掩而无法准确获取图像资料的缺陷。随着电子信息传输技术与机械制造及时的发展，无人机的飞行控制可以通过地理形态预设与显著特别地理建筑物的导航系统来实现地理标志物多方位、多角度的地理形态图像信息数据，为3D造影提供充足的数据支持。该技术相比较于其他技术掌握起来更加容易，所使用的仪器设备的维修保养也更为简便。

（五）无人机测绘技术的缺点

无人机因其设备的体积小、重量轻，因而在地形图的测绘工作中容易受到外界干扰，其安全性对于地形图测绘的工作开展的顺利性具有重要意义。此外，地形图测绘用无人机由于重量承受的限制，所加载的图像收集装置多为非专业测量性，相比较于传统航空地形图测绘所加载的专业性图像收集装置镜头的变异性较大，容易导致观测点、投影中点以及成像点三点之间的不共线现象。

五、结束语

本文针对我国的现代化建设工程对于地形图的测绘需求日渐提高的背景，进行了无人机在地形图测绘工作中应用的浅要分析，期望可以为无人机技术促进地形图测绘工作水平的提高提供必要的理论参考。