无人机航测在地形数据采集中的应用

赵涛

摘 要：随着地形数据采集要求的不断提高，对数据的准确性与实效性提出了新的要求，无人机航测技术得以出现并实现了广泛应用。如何优化无人机航测在地形数据采集中的应用效果，成为业内关注的焦点。介绍了无人机航测技术的相关内容，分析了无人机航测精度的诸多影响因素，并结合相关实践经验，分别从设计方案、外业测量以及内业空三等多个角度，深入探讨了无人机航测在地形数据采集中的应用，为相关工程测量提供技术参考。

关键词：无人机航测;地形数据;采集;应用方法

文章编号：1004-7026（2020）04-0145-02         中国图书分类号：P217;P231        文献标志码：A

作为地形数据采集中的重要技术方法之一，无人机低空摄影测量具有传统测绘手段无法比拟的技术优势，因此在实际应用中必须采取有效的技术措施提升整体效果。当前，地形数据采集面临着新形势与新要求，亟待运用无人机航测的新理念，优化数据采集工作效果，提升测绘作业效率与质量。

1  无人机低空航摄概要分析

无人机航测主要依托现代化无人机技术，快速准确地完成地形数据采集任务，是传统航空测量的有效辅助手段。随着经济社会的持续快速发展，地形测绘的要求也越来越高，无人机航测所展现出来的优势愈发突出。

无人机航测技术主要有以下几个优点。①反应突出。无人机航测技术突破了传统测量技术在时间与空间方面的限制，受外界环境的影响较小，且往往侧重低空飞行，在很大程度上缩短了启动时间。②安全性高。无人机无需技术人员专门驾驶，可在无人模式下实现对危险与复杂区域的监测，即便出现安全问题，也不会导致人员伤亡。③地形数据采集效率高。通过安装电子数码相机等现代化设备，航拍无人机可高效识别地表基础数据，在定向传递与处理的基础上，生成三维立体模型，达到地形数据的可视化效果。④灵活性强。无人机体积小，覆盖范围广，可在相对狭隘区域内完成航测任务。因此在地形数据采集实践中深入应用无人机航测技术，具有极大的现实意义[1]。

2  无人机航测精度的影响因素分析

2.1  飞行控制技术对影像质量的影响

无人机航测需要在空中飞行时采集地形数据，因此受空气流动、风向等要素的影响较为显著。若对这些影响要素控制不当，所采取的飞行控制技术失效，極易导致无人机出现航偏角、俯仰角、翻滚角等问题，甚至出现严重失衡，不利于航测程序的顺利推进，最终造成航测数据失真，成像质量较低。

2.2  相机质量对影像质量的影响

相机是无人机的关键组成要素，其质量对无人机航测影像的影响不容忽视。部分无人机所搭载的相机加工与安装精度不够，色差与畸变差较大，容易造成影像变形。相机的CCD芯片大小和分辨率高低，同样决定着影像的清晰度好坏以及色彩的逼真性。此外，若相机数码噪声过大，也会降低图像质量[2]。

2.3  技术方案对测量精度的影响

要想有效运用无人机侧航技术，需要事先制定切实可行的技术方案。一般而言，技术方案主要包括相片重叠度、基高比、像控点目标选取等诸多要素，这些不同的要素对测量精度的影响很大。例如相片重叠度越大，基线越短，基高比越小，当超出特定范围时，同名地物交会角更小，立体观测效果与测量精度就会大大降低。

2.4  大气条件对影像质量的影响

大气条件主要影响无人机的摄像成像效果，若地物影像之间的光线差较低，则无法获取应有的影像反差，难以高效准确地辨识地形客观条件。部分情况下，太阳光线较强，阳光与阴影之间的色彩较大，也会导致最终影像质量不佳[3]。

3  无人机航测在地形数据采集中的应用流程

3.1  设计方案

在无人机航测实施前，需要明确界定目标地形区域，即测量目标，并以此为基础制定具体可行的设计方案，其中的几个关键要素有目标区域的长度、宽度、面积、形状，无人机的预期飞行时长，飞行过程所需能耗以及测量目标区域的预期测量效果等。在确定合理设计方案的基础上，方可实施后续数据采集工作。在数据采集环节完成后，需对相应数据进行分类统计与分析处理，因此该环节必须要求设计方案具有科学性与可操作性。

3.2  外业测量

外业测量是无人机侧航的关键环节。在该环节，需要在目标测量区域设置特定标志，明确航测的具体内容，为无人机飞行提供必要的方向性引导，尤其是对于需要转弯、变向的区域，务必设置清晰标志，以突出航测重点。外业测量的过程应该是一个连续、稳定的过程，保证测量工作少受外界干扰，使航测数据所反映出来的地形影像更加直观，避免不必要的数据偏差[4]。

3.3  内业空中三角测量

内业空三主要包括测量控制、测量实施、加密像控等几个方面，同时也必须选择合适的天气实时测量，减少天气条件对测量成像质量的影响。由于无人机航测具有显著的智能化、数字化特征，因此在地形数据采集中减少了对传统人力物力的依赖，仅需调整无人机飞行高度，同时设置焦距，防止无人机触碰空中障碍物。通过加密像控，可实现对系统误差的自动纠偏，减小设备自身因素导致的数据误差。

3.4  数据成果生产

在无人机航测完成后，对于采集到的地形数据信息，需进行必要的检查、校核与补充，使DEM与DOM相关数据信息更完整，使所构建的数据模型更立体直观，使补充绘制的影像质量更清晰。在此过程中，需要严格掌握地图绘制比例尺，合理控制垂直误差与距离误差。对于地形数据分析中发现的偏差较大与趋于失真等问题，要进行再次补充航测，针对数据失真区域进行专项测量，以充分校正数据的偏差。

4  结束语

无人机航测在实践应用中的测量精度受多方面要素的影响，因此在地形数据采集过程中，技术人员必须结合地形实际，充分遵循无人机航测技术的应用基本规律，优化应用流程，创新应用模式，为提高地形数据采集质量提供可靠的技术保障，并不断积极学习无人机航测的新方法与新理念，推动测绘行业持续发展。

参考文献：

[1]王军，刘小民.无人机航摄影像空中三角测量技术在管道工程带状地形图测量中的应用探讨[J].科技创新与应用，2019（24）：298-300.

[2]杨仕平.基于无人机遥感的土地移动执法监察应用[J].山西农经，2019（12）：119，134.

[3]韩文军，宋亮.无人机航测技术及其在电网工程建设中的应用探讨[J].电力勘测设计，2018，6（5）：162-165.

[4]赵秀峰.基于无人机航测的农村集体土地确权研究[J].山西农经，2019（14）：119，123.