无人机测绘技术在复杂地形工程测量中的应用与精度分析

一、引言

随着工程建设规模不断扩大，涉及的地形条件愈发复杂，传统工程测量方法在山地、丛林、高原等复杂地形环境下，面临作业效率低、危险性高、测量难度大等诸多挑战。无人机测绘技术凭借其机动性强、成本低、操作灵活等优势，逐渐成为复杂地形工程测量的重要手段。无人机搭载高清相机、激光雷达等传感器，能够快速获取地形地貌信息，生成高精度的测绘成果。

二、无人机测绘技术原理及特点

（一）技术原理

无人机测绘技术主要基于遥感和全球卫星导航系统（GNSS）技术。无人机搭载的传感器（如光学相机、LiDAR 激光雷达等）在飞行过程中，按照预定航线对目标区域进行扫描和拍摄，获取地形表面的空间信息和影像数据 。光学相机通过拍摄多角度影像，利用摄影测量原理，经过影像匹配、空三加密等处理，构建三维模型；激光雷达则通过发射激光束，测量激光从发射到反射回传感器的时间，计算目标物体与传感器之间的距离，从而获取高精度的地形三维点云数据 。

（二）技术特点

无人机测绘具有机动性强、成本低、效率高、数据获取全面等特点。与传统测量方式相比，无人机能够快速到达复杂地形区域，不受地形限制，可在短时间内完成大面积区域的测量任务；其设备购置和运营成本相对较低，无需大量人力投入；同时，无人机可获取地形的三维空间信息和影像数据，为工程测量提供更丰富、全面的数据支持。

无人机测绘技术的这些特点使其在多个领域具有显著优势。首先，无人机的机动性意味着它们可以迅速部署到难以接近或危险的地区，例如山区、城市峡谷或灾害现场。其次，由于无人机的尺寸和操作简便性，它们的购置和维护成本远低于传统航空或卫星遥感平台。此外，无人机测绘的效率极高，能够在短时间内覆盖广阔区域，这对于紧急响应和时间敏感的应用尤为重要。无人机测绘还能够提供高分辨率的三维空间信息和影像数据，这为城市规划、农业监测、环境评估和灾害管理等提供了更为详尽和精确的数据支持。

三、无人机测绘技术在复杂地形工程测量中的应用

（一）在山地地形工程测量中的应用

在山地地形中，由于地势起伏较大、坡度陡峭，传统测量方法往往难以顺利开展工作。然而，无人机测绘技术的出现，为这一难题提供了有效的解决方案。通过无人机快速获取山地地形的高精度三维模型和等高线图，可以为道路选线、水利工程选址等工程提供准确的数据基础。例如，在某山区公路建设工程中，利用无人机搭载光学相机进行航测，快速生成地形三维模型，通过对模型的分析，优化了公路路线设计，避免了复杂地质区域，从而降低了工程建设成本和施工难度。

（二）在丛林地形工程测量中的应用

在丛林地区，由于植被茂密，地面通视条件差，传统测量方法难以获取准确的地形信息。然而，无人机测绘技术可以飞越茂密的植被，获取地表真实地形数据。在丛林地区的输电线工程测量中，使用搭载激光雷达的无人机，能够穿透植被，获取地面和电力设施的三维点云数据，准确测量出输电线与地面、树木之间的距离，为线路设计和安全评估提供可靠依据。

（三）在高原地形工程测量中的应用

高原地区由于海拔高、气候恶劣，对测量人员和设备都提出了严峻挑战。然而，无人机测绘技术不受恶劣气候和高海拔的限制，能够稳定作业。在高原地区的铁路工程测量中，无人机通过多次飞行，获取了大范围的地形数据，快速完成了铁路沿线的地形测绘任务，为铁路设计和施工提供了及时、准确的数据支持。

（四）在工程放样与变形监测中的应用

在复杂地形工程施工过程中，无人机可用于工程放样工作。通过将设计数据导入无人机飞行控制系统，无人机按照预设路径飞行，在地面投射标记，辅助施工人员进行精确放样。同时，无人机还可定期对工程建筑物进行变形监测，通过对比不同时期获取的影像和三维数据，及时发现建筑物的变形情况，保障工程安全。

四、无人机测绘技术在复杂地形工程测量中的精度分析

（一）影响精度的因素

设备因素：无人机的飞行稳定性、传感器的精度直接影响测绘结果的准确性。例如，无人机在飞行过程中若出现姿态不稳定，会导致拍摄的影像出现偏差；传感器的分辨率低，获取的地形细节信息不足，影响三维模型的精度 。

环境因素：复杂地形的气象条件（如大风、大雾、降水等）、地形遮挡等都会对无人机测绘精度产生影响。大风天气会使无人机飞行轨迹偏移，大雾和降水会降低影像质量，地形遮挡可能导致部分区域数据缺失 。

数据处理因素：数据处理算法和软件的性能对精度也有重要影响。在影像匹配、空三加密等数据处理过程中，若算法不够优化或软件存在缺陷，可能导致计算误差，降低测绘成果的精度 。

（二）精度验证实例

在某山区水库工程测量项目中，采用无人机搭载高精度光学相机进行航测。同时，使用全站仪对部分区域进行传统测量，获取控制点坐标和地形数据作为参考值。将无人机测绘生成的三维模型与全站仪测量数据进行对比分析，结果显示：在平坦区域，无人机测绘的平面精度可达 ± 5cm，高程精度可达 ± 8cm；在地形起伏较大的区域，平面精度为 ± 8cm，高程精度为 ± 12cm 。通过分析发现，地形起伏较大区域精度相对较低，主要是由于无人机在飞行过程中受地形遮挡，部分区域影像重叠度不足，导致数据处理误差增大 。

（三）提升精度的策略

优化设备配置：选择飞行稳定性好、传感器精度高的无人机设备。例如，采用具备高精度惯性导航系统（INS）和差分全球定位系统（DGPS）的无人机，提高飞行定位精度；选用高分辨率的相机和激光雷达传感器，获取更详细的地形信息 。

合理规划飞行航线：根据地形特点和测量需求，合理规划无人机飞行航线。在地形复杂区域，适当增加飞行架次和航线密度，提高影像重叠度，确保数据的完整性和准确性 。

改进数据处理方法：采用先进的数据处理算法和软件，提高数据处理精度。例如，利用深度学习算法优化影像匹配过程，提高匹配的准确性；使用高精度的点云滤波和三维建模软件，提升三维模型的精度 。

五、结论

无人机测绘技术在复杂地形工程测量中具有广泛的应用前景和显著的技术优势，能够有效解决传统测量方法在复杂地形环境下的难题。通过优化设备配置、合理规划飞行航线、改进数据处理方法等策略，可以有效提升无人机测绘技术在复杂地形工程测量中的精度。在未来的工程测量领域，随着无人机技术和数据处理技术的不断发展，无人机测绘技术将在复杂地形工程测量中发挥更加重要的作用，为工程建设提供更高效、准确的测量服务。

参考文献

[1]邓阳杰,魏亚香.无人机航空摄影测量在地形测绘中的应用[J].大众标准化,2025,(10):169-171.

[2]缪健军.基于无人机摄影测量的小区域地形测绘精度优化研究[J].张江科技评论,2024,(10):123-125.

[3]徐林芝,周少岳,方猛.无人机倾斜摄影测量在大比例尺地形测绘中的应用[J].江西测绘,2024,(02):32-35.