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近年來，無人機(jī)航測(cè)隨著無人機(jī)技術(shù)和數(shù)碼相機(jī)技術(shù)的進(jìn)步而快速發(fā)展，是重要的地理信息采集手段，具有作業(yè)成本低、工作效率高、測(cè)量精度高等特點(diǎn)，極大地提高了地形測(cè)繪的準(zhǔn)確性及可靠性。本文從無人機(jī)航測(cè)及地理信息技術(shù)的特點(diǎn)切入，結(jié)合實(shí)際探討了其在地形測(cè)繪領(lǐng)域方面的應(yīng)用，以期對(duì)無人機(jī)航測(cè)工作提供參考，共同推動(dòng)測(cè)繪行業(yè)的健康和可持續(xù)發(fā)展。

地形測(cè)繪是對(duì)測(cè)量區(qū)域的地形、地物等的相對(duì)位置在水平面上的投影和高程進(jìn)行測(cè)量，并按一定的標(biāo)記和符號(hào)，以特定的比例繪制成地形圖的過程，其成果廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)、地質(zhì)勘探、礦山開采、城市規(guī)劃、用地分析及軍事等多個(gè)領(lǐng)域。地形測(cè)繪發(fā)展初期，主要使用測(cè)繪儀等進(jìn)行人工定位測(cè)量并繪制圖件，隨著遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，地形測(cè)繪工作開始利用衛(wèi)星及機(jī)載測(cè)繪系統(tǒng)開展，自此無人機(jī)航測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并發(fā)展壯大，逐漸成為現(xiàn)階段最常見地形測(cè)繪技術(shù)。利用無人機(jī)航測(cè)技術(shù)，能快速、精準(zhǔn)、高效地獲取測(cè)量區(qū)域的地理信息數(shù)據(jù)，極大地提高了地形測(cè)繪的工作質(zhì)量和效率。

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無人機(jī)航測(cè)及地理信息技術(shù)

1.1 地理信息技術(shù)

地理信息技術(shù)是集地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、遙感系統(tǒng)于一體的空間信息系統(tǒng)。其中，地理信息系統(tǒng)是借助計(jì)算機(jī)的支持，對(duì)測(cè)量區(qū)域的地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)；全球定位系統(tǒng)是利用GNSS(Global Navigation Satellite System, 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))衛(wèi)星結(jié)合通信技術(shù)，采用距離交會(huì)原理實(shí)現(xiàn)目標(biāo)坐標(biāo)、高程的精準(zhǔn)確定的技術(shù)；遙感技術(shù)則是以航空航天設(shè)備、攝影技術(shù)為基礎(chǔ)，利用其搭載的遙感器收集測(cè)量區(qū)域的地理信息數(shù)據(jù)，進(jìn)而獲取遙感數(shù)據(jù)的技術(shù)。以上技術(shù)相互配合、相輔相成，可廣泛應(yīng)用于地形測(cè)繪領(lǐng)域，減少測(cè)繪野外作業(yè)時(shí)間，降低測(cè)繪難度，提高地形測(cè)繪的效率和精度。

1.2 無人機(jī)航測(cè)技術(shù)

無人機(jī)(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)航測(cè)是航空攝影測(cè)量的一種，主要面向低空遙感領(lǐng)域，其發(fā)展得益于無人機(jī)技術(shù)及數(shù)碼相機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，航測(cè)無人機(jī)可分為固定翼無人機(jī)(見圖1)、旋翼無人機(jī)和復(fù)合翼無人機(jī)，通常由飛行器和遙控器(見圖2)組成，具有成本低、精度高、快速高效、靈活機(jī)動(dòng)、適用范圍廣等特點(diǎn)。其中，固定翼無人機(jī)靠動(dòng)力設(shè)備產(chǎn)生的推力經(jīng)機(jī)身固定機(jī)翼產(chǎn)生升力，作業(yè)時(shí)需要以較快的速度保持飛行姿態(tài)，其缺點(diǎn)是無法在空中隨時(shí)懸停，其特性導(dǎo)致作業(yè)時(shí)無人機(jī)距測(cè)繪目標(biāo)較遠(yuǎn)，獲取的遙感影像分辨率較低；旋翼無人機(jī)是由其旋翼相對(duì)機(jī)身旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的升力保持飛行，三個(gè)旋翼以上的無人機(jī)稱多旋翼無人機(jī)，可在空中懸浮，近距離拍攝測(cè)繪目標(biāo)，拍攝獲取的遙感影像分辨率高，其缺點(diǎn)是作業(yè)時(shí)長(zhǎng)及速度較固定翼無人機(jī)低；復(fù)合翼無人機(jī)又稱垂直起降固定翼無人機(jī)，其動(dòng)力設(shè)備既包含固定翼也包含旋翼，集二者的優(yōu)點(diǎn)于一體，同時(shí)解決了固定翼無人機(jī)起降難的問題。無人機(jī)航測(cè)在小范圍內(nèi)測(cè)繪工作效率更具優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于地形測(cè)繪、工程建設(shè)、土地資源調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急處理、城市數(shù)字化建設(shè)、新農(nóng)村及小城鎮(zhèn)建設(shè)等方面。

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無人機(jī)航測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 無人機(jī)航測(cè)作業(yè)成本低

傳統(tǒng)的人工測(cè)量技術(shù)主要利用衛(wèi)星測(cè)繪，就同樣的測(cè)量區(qū)域而言，其所需人員、地形測(cè)繪費(fèi)用約是無人機(jī)航測(cè)的10倍左右，工期則是無人機(jī)航測(cè)的2倍左右。而無人機(jī)航測(cè)設(shè)備一經(jīng)采購(gòu)，其使用壽命較長(zhǎng)，維護(hù)成本較低，測(cè)繪作業(yè)所需人工少、效率高，能有效地節(jié)省野外測(cè)量時(shí)間，從各方面來看，經(jīng)濟(jì)成本較人工測(cè)繪都有明顯的優(yōu)勢(shì)。由于無人機(jī)航測(cè)的作業(yè)周期短、測(cè)繪費(fèi)用低，可極大地提高相關(guān)企業(yè)的核心市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，有助于企業(yè)擴(kuò)大業(yè)務(wù)量，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 無人機(jī)航測(cè)快速高效

采用無人機(jī)航測(cè)進(jìn)行地形測(cè)繪時(shí)，工作人員可按測(cè)量區(qū)域?qū)嶋H情況設(shè)定無人機(jī)飛行路線，優(yōu)化各項(xiàng)設(shè)置，合理控制無人機(jī)，使無人機(jī)在最優(yōu)狀態(tài)下垂直或傾斜采集測(cè)量區(qū)域的地理信息數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)間短，獲取影像數(shù)據(jù)高效便捷，能及時(shí)對(duì)測(cè)量區(qū)域的地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析和控制，快速高效地完成地形測(cè)繪任務(wù)，特別是在大比例尺的地形測(cè)繪作業(yè)中，能較好地完成質(zhì)量控制，極大地降低測(cè)繪技術(shù)人員的工作強(qiáng)度，提高地形測(cè)繪的工作效率。

2.3 無人機(jī)航測(cè)機(jī)動(dòng)性強(qiáng)

傳統(tǒng)測(cè)繪現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)，其高程點(diǎn)需人工到位測(cè)量，某些區(qū)域如地形險(xiǎn)峻、河流湍急、濕地等區(qū)域，人工測(cè)量難以滿足測(cè)繪作業(yè)需求。這時(shí)無人機(jī)的機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、反應(yīng)迅速、全面覆蓋的優(yōu)勢(shì)就完全體現(xiàn)了出來，而且其體積小，單人即可攜帶運(yùn)輸，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)操作簡(jiǎn)單，對(duì)操作場(chǎng)地和周邊氣候環(huán)境等方面的要求也不高，如多旋翼無人機(jī)隨時(shí)隨地可完成起飛作業(yè)任務(wù)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際信息接收情況，對(duì)有疑慮的測(cè)繪區(qū)域及時(shí)補(bǔ)測(cè)；遇到現(xiàn)場(chǎng)工況確實(shí)比較差的情況，無人機(jī)也可靈活暫停作業(yè)，待現(xiàn)場(chǎng)工況符合作業(yè)條件后，繼續(xù)開展后續(xù)的地形測(cè)繪工作。

2.4 無人機(jī)航測(cè)精度高

對(duì)于人工測(cè)量中無法到達(dá)的區(qū)域，常規(guī)測(cè)繪作業(yè)中常見的測(cè)點(diǎn)間隔過大等情況，都是影響最終地形成圖精度的主要因素，無人機(jī)航測(cè)可無視絕大多數(shù)不利環(huán)境進(jìn)行測(cè)繪作業(yè)，全方位獲取測(cè)量區(qū)域地理信息數(shù)據(jù)。目前的無人機(jī)航測(cè)設(shè)備均配備精度極高的高清影像設(shè)備，在測(cè)繪作業(yè)中能快速清晰地獲取測(cè)量區(qū)域的地理信息數(shù)據(jù)，獲得的數(shù)字影像分辨率高，并且影像中包含了坐標(biāo)信息即地形測(cè)繪所需的重要信息，為地形成圖提供高精度的原始資料。同時(shí)無人機(jī)航測(cè)具備高協(xié)調(diào)性，可同時(shí)結(jié)合衛(wèi)星遙感、航空測(cè)繪數(shù)據(jù)，及時(shí)與地面控制系統(tǒng)形成互動(dòng)，及時(shí)修正有誤差的影像及數(shù)據(jù)，極大地保證地形測(cè)繪數(shù)據(jù)的精度和質(zhì)量。