初探无人机低空摄影测量在地质测绘保障中的应用

孙爱荣

摘要：地质测绘技术为各项工程建设提供了先期地质环境数据，尤其在应用无人机低空摄影测量技术后，给地质测绘保障带来了极大的安全性和灵活性，加快了测绘工作的进程。本文结合应用实例，初探无人机低空摄影测量工作，分析应用优势特点及不同阶段下的应用方法，最后考虑地质测绘保障中的影响因素，将低空摄影测量以技术优化。

关键词：无人机应用；地质测绘保障；低空摄影测量

1.引言

无人机技术随科技优化，应用渠道增加，不再仅限于传统的运输、航拍等应用，在对精准度、安全性更高要求的地质测绘保障中也有应用，为我国土木建设、防险救灾等领域提供技术支持。无人机搭载遥感技术，通过低空飞行进行摄影测量，以此获得地质信息数据，上传至计算机分析系统中，由此为地质勘测、施工等提供有效数据，在节约地质测绘人力物力的同时，得到了准确地质测绘保障数据。

2.地质灾害测绘保障中的案例分析

地质灾害是危害国民生命、企业财产安全的重要影响因素，具体表现形式有泥石流、洪涝灾害等。

淮河流域防汛形势严峻，为缓解淮河防汛压力，开启王家坝的数十口闸门，向周边的蓄洪区进行分洪[1]。地方政府呼吁所辖专业技术队伍，进行遥感卫星与无人机相互配合下的雷达、低空摄影测量工作，调用洪涝灾害前后的雷达卫星数据，并根据无人机摄影技术应用后得出的数据联合制图，对该坝及周边水域、蓄洪区的变化进行了分洪前后对比观测，获得了较高应用价值。

通过无人机低空运行后得出的地质测绘摄影影像，帮助淮河流域完成了较为高效的分洪疏散工作，将地质灾害的影响降到最低，保障民众安全。该无人机的摄影测量技术以GB/T15967-2008《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图航空摄影测量数字化测图规范》作为技术应用规范，本文以此案例为基础，分析无人机在进行低空摄影测量中的应用特点、方法，以及注意事项，通过实例讨论，优化无人机技术。

3.无人机低空摄影测量的应用特点

3.1圖像清晰度高

利用无人机的低空摄影技术，可将测量过程的优势建立在传统无人机技术的特点之上，比如低空摄影测量仍延续摄影设备和地面控制台相结合的组合形式，完成数据获得、接取、分析等流程。但优化后的无人机测量能够取得更加清晰的图像，这是由于数据在传输至地面控制台前，将对数据做预处理，以此将航摄影像与相机参数，包括POS数据在内的多项影响因素调节，保证无人机摄影时的高清晰度。由案例中的数据可知，低空摄影测量将图像清晰度达到1∶1000，满足洪涝灾害下的地质测绘工作要求。本文案例为保持控制网精度，并尽量减少城市建筑物对观测卫星的影响，采用4台高精度的GPS接收机进行观测，其静态定位标称精度优于正负（10mm+5ppmxD）。图1为无人机低空摄影运行工作演示。

3.2工作效率较高

传统无人机技术进行地质测绘，要顾及图像的清晰度，因此损失了无人机的飞行速度，只有将速度控制在合理范围内，才能保障获得的测绘图像数据质量。无人机低空摄影测量提高测绘时的工作效率，这是因为数据的预处理功能，能在无人机不损害飞行速度时，便可完成地质测绘影响较高清晰度目标，因此该技术下的工作效率能充分引领无人机应用潮流。

3.3不受云层影响

无人机在低空飞行时，飞行工作高度通常维持在50m～ 1000m的范围内，因此该处将不易受到云层影响，成像质量由此增加，这是无人机在低空摄影测量技术中的一大优势特点。航空摄影测量能为地质测绘工作带来较广范围内的地质信息数据，而低空摄影技术将测量范围固定在了近景中，避免云层干扰，以此提高拍摄时的清晰度。

3.4性能优势保持

早期的无人机测绘工作，使用到的无人机设备体型庞大，不利于设备的灵活转弯，由此获得到的地质测绘数据较为单一，需要运用更多的控制技术来将测绘工作完成，且地质信息影像受到不同地质的影响较大。使用无人机低空摄影技术进行测量，可在遇到障碍时，直接穿越障碍去达成测绘目标，增加该技术的应用适用范围，且在遭遇地表危险情况时，如水体、坑洞，该技术可有效避免危险环境，提高测绘安全性。

4.无人机低空摄影测量的应用分析

4.1准备阶段中的应用

无人机进行低空摄影的测量时，应首先确认出测绘范围，根据地质测绘的项目需求对测绘面积做出讨论，比如在本文案例中，需要测绘的面积便是该坝分洪后的区域，在此基础面积之上增加10m～100m的周边范围，作为无人机运行时的测绘范围。

其次测绘人员应为无人机地质测绘的工作效率负责，所以在准备阶段时布置分段的测绘点，保障测绘工作质量。测绘点通常在整个测绘线路规划完成后，根据标准将其分段，每一个分段节点便是测绘点，当无人机低空飞行时，可按照测绘点的位置坐标进行摄影测量应用，以此完成更好的测绘效果，还可避免工作重合现象发生。

摄影测量准备阶段的最后步骤是对无人机的检测，为确保无人机一趟工作出行中，能获得到清晰的地质数据影像，需要对无人机设备做好调试，通过POS数据以及航摄的相机参数、影像数据等因素的运行标准，对低空飞行前的无人机各项参数进行调试，调试后需要进行一次试测，判断测绘影响是否达到清晰度要求，如未达到，应重新调试。图2为工作人员调试无人机。

4.2实施阶段中的应用

在无人机进行低空飞行时的摄影测量时，应注意首先建立出测绘地质情况的三位数字模型。该模型的建立基础是使用无人机进行一次粗略的测绘，但需保证数字线划图与正射影像的DOM保持完整，才可确保建模准确性，以此提高测绘数据的精确性。在模型建立后，以模拟图像作为基准，进行无人机的低空摄影测量，得出的实际影像信息与该模拟图像进行对比、校准，由此便能发现实际的影像信息中有无存在清晰度较差范围，并且该信息的完整度也可被迅速发现。如发现测绘信息存在问题，则应进行再次测绘。

其次需要对无人机的成像做出处理，通过地面控制端来接收无人机低空摄影测量所得的实际图像信息，在获取的初期其图像整体清晰度是可以保障的，但因为实际测绘中难免会遇到一些影响因素，导致测绘中存在局部清晰度不足、角度不正确的部位，所以针对这些部位需要进行成像处理[2]。成像质量问题通常由工作环境、无人机自身震动等因素影响，该种因素带来的影响不可避免，但因影响程度不大，可被后续操作校准。

4.3总结阶段中的应用

该阶段下的无人机低空摄影测量应用，主要体现在对测量的成果分析中，并且可由此得出测绘报告，通过专业、高效的地面控制台计算机设备，可对测量数据做出分析，判断该数据下的影像数据与三维模拟图像的差距。首先可使用人工检验，利用三维数字的模型技术对高质量无人机成像进行建模，这样可以直观地对地质情况进行全面分析，模拟数据图像具备较高精准性。其次将分析后的结果，填写在地质测绘的报告中，可供测绘人员进行对比分析，由此得出最为合适的地质情况处理方案。在本文案例中，开闸放水后，将分洪前后的影像進行对比，且叠加水域矢量，可发现该蓄洪区的水域面积有明显增加。另外因为无人机的测绘精准度较高，可准确发现该坝附近的局部农田被淹没，多地村落被洪水围困。

5.无人机进行低空摄影测量的考虑

5.1考虑风力因素影响

无人机低空摄影测量应用中无人机是主要载体，其飞行的基本原理就是气流，这时因为风力具有影响气流的作用，所以难免会导致无人机飞行出现问题，成像结果质量自然下滑[3]。虽然在无人机低空摄影测量发展历程中，地质测绘保障人员为抵抗风力对无人机设备进行多次优化，但抗风能力有限，所以在现实使用中，应首先将风力程度做出测量，针对风力等级选择无人机是否出航。

5.2考虑雨水因素影响

雨水对无人机低空摄影测量的影响主要作用于摄像设备上，即在雨天雨水会溅射到摄像镜头上，这时如果镜头上雨水过多，则摄像设备必然无法拍摄出清晰图像，因此在无人机低空摄影测量应用中需要注意雨水因素。面对雨水带来的不利影响时，可对无人机设备的摄像镜头部位进行调整，加装遮挡结构，可在雨水规模较小时，达到一定效果，但雨水过大，则无人机设备不适宜出航。

6.结语

综上，无人机在低空飞行中取得的摄影测量数据，能为地质测绘工作人员带来精度高、实时性的地质信息数据，促使在较高效率中准确且便捷完成地质测绘工作，降低不同地质条件下的测量难度。无人机低空摄影测量的技术不断优化，可将地质测绘不同阶段中的流程良好呈现，多种设备紧密联合使用，将测量数据的精准度进一步提高，建立测绘保障的三维数字模型，使摄影测量数据分辨率增加，增强地质测绘数据的清晰度。

参考文献：

[1]邹悦忠.无人机摄影测量技术在土地整治项目中的应用探究[J].科学技术创新， 2020（24）：63-64.

[2]张培洋，朱美嘉.无人机低空摄影测量在地质测绘保障中的应用[J].世界有色金属， 2020（05）：218-219.

[3]高振军，房河新，贾艳丽.无人机低空摄影测量在城市测绘保障中的应用前景探讨[J].科学技术创新， 2018（01）：59-60.