无人机航拍技术在测绘工程测量中的应用探讨

引言

测绘工程作为基础设施建设的基础性工作，其效率与精度直接影响工程质量与安全。无人机航拍技术通过搭载多传感器实现空域自主作业，构建了 " 空天地 " 一体化测绘新范式。《测绘地理信息发展" 十四五" 规划》明确提出推广无人机航测技术，截至2025 年，全国无人机测绘装备保有量达 1.2 万台，在实景三维中国建设中完成 60 个典型案例应用，其中南极长城站实景三维建模等项目验证了技术的极端环境适应性。

1 无人机航拍技术原理

在无人机航拍领域发展过程中 , 无人机、航拍作为最重要的两项核心技术 , 分别在航拍摄影、无人机航拍等领域发展中得到了广泛应用 , 而无人机航拍技术的发展趋势也越来越完善、成熟。在测绘工程测量中 , 无人机航拍技术的适用范围逐渐扩大 , 初步确定测绘工程测量范围后, 即可通过俯拍或其他角度对目标对象进行测量,从而帮助相关施工人员了解测量对象的实际情况。无人机航拍技术主要涉及无人机航拍系统、航拍操作机构两部分的内容 , 而无人机航拍系统又由动力装置、导航飞控系统、电气系统、无人机飞行器等组成。在测绘工程测量中应用无人机航拍技术时 , 可以借助飞行器中的 GNSS 导航模块 , 利用高分辨率的数字相机航拍测量对象。在此基础上 , 相关工作人员还需要使用计算机软件分析、处理航拍后的影像资料 , 并将其应用于测绘工程测量工作。在工程测量过程中 , 无人机航测系统不仅能保证数据测量的精准性 , 而且能有效控制飞行成本 , 在测绘工程测量过程中切实提高无人机航测作业的效率。

2 无人机航拍技术在测绘工程测量中的应用流程

2.1 制作三维模型

通过搭载多模组镜头的无人机进行倾斜摄影，可以以照片的形式收集测量区域中的建筑物以及自然环境等的水平面信息以及垂直方向上的高度信息，在后期的处理时，采用ContextCapture 建模软件，将无人机拍摄的照片导入到软件中，即可利用软件的运算以及图形拼合功能结合空三运算。得到用于构建三维模型的点云，并按照照片中的内容将具体的图案进行纹理映射，形成基本的白模型，随后可在白模型上进行地形图的映射等后续工作。

2.2 构建测量区域控制网

在测绘工程测量作业中必须严格按照特定的要求和标准使用无人机航拍技术 , 针对目标测量区域构建控制网后 , 在测绘工程中做好精细化的测量工作 , 提高测绘工程测量结果的准确性 , 确保测绘工程的航摄测量作业质量达到预期设想目标。在目标测量区域内构建局域网时 , 必须以实际的测绘工程测量作业条件为基础 , 通过科学构建区域控制网来确定地图规格和尺寸 , 结合测绘工程测量要求科学构建区域控制网 , 在区域控制网覆盖的全范围内设置 GPS 坐标点 , 同时建立完善的三维坐标体系 , 在坐标系中标注出所有测量范围的方位信息 , 只有保证区域控制网构建的精准性 , 才能真正将实地测量、作业分析等工作落到实处。

2.3 数据处理与质量控制技术

（1）智能空三加密系统提升效率。基于 GPU 并行计算的空三软件，处理 1000 张影像（2000 万像素）仅需 4 小时，比 CPU 计算缩短 75% 。通过引入深度学习匹配算法，特征点匹配正确率达99% ，在弱纹理区域比 SIFT 算法提升 15% 。（2）三维模型精度优化技术。采用渐进式网格简化算法，在保持 10cm 精度的前提下，模型数据量减少 60% ；通过泊松表面重建优化，消除 90% 的模型空洞。某市政项目应用后，模型可视化帧率从 15fps 提升至 30fps，满足实时漫游需求。（3）质量验收的量化指标体系。包含平面中误差（ ⩽5cmfor1:500 ）、高程中误差（ ⩽3cmfor1:500 ）、模型纹理清晰度（无模糊区域）等 12 项指标。某第三方检测显示，采用该体系的项目一次验收通过率从 72% 提升至 95% 。

2.4 实施外业航摄作业

构建目标测量区域控制网后 , 相关工作人员还需要根据既定的无人机航摄路线 , 在控制网络的配合下开展外业航摄作业。在此过程中必须综合考量测量过程中可能产生的不利因素 , 同时保证无人机处于安全的飞行环境 , 真正将无人机航拍技术具有的优势全面体现出来 , 精准获取所需的测绘工程测量数据。另外 , 在测绘工程测量前还需要全面把握飞行环境、气流等影响因素 , 在规避这些自然因素影响的前提下有效降低测绘数据出现偏差的概率。与此同时 ,在无人机飞行过程中应提供安全方面的保障, 大幅度提高测量数据、影像资料的精准度、全面性 , 综合提高整个测绘工程的测量效率。根据测绘工程测量作业要求 , 在外业航摄工作实际开展过程中不仅需要考虑现场测量条件及目标测量区域的地形地貌 , 而且需要对目标区域的外业航摄范围进行确定 , 同时排查无人机外业航摄过程中可能涉及的路线规划、风向、起飞降落点等影响因素 , 根据无人机航摄路线规划 , 有针对性地调整实际的无人机航摄路线。在无人机航摄作业实际开展过程中 , 现场工作人员还需要将无人机航向与旁向的重叠度大小控制在 80% 左右 , 保证测绘工程测量作业数据的精准性与可靠性 , 确保无人机航摄路线沿着事先规定的路线前进。在外业航摄作业中应用无人机航拍技术时 , 相关技术人员还需要科学组装无人机机体 , 并配置无人机航摄作业需要用到的弹射架 , 在无人机航拍系统中输入相关飞行信息 , 从而创造一个良好的无人机飞行环境。在无人机航摄作业开展过程中 , 可以利用数据传输系统采集相关数据信息 , 同时发挥系统定位跟踪、无人机操控等功能。当无人机正式进入巡航模式时 , 无人机将根据事先设定的航摄路线完成自动飞行工作 , 并在此过程中全方位航摄目标测量区域。而无人机操控人员则需要实时检查无人机飞行状态 , 第一时间解决无人机飞行过程中出现的异常情况 , 采用人工干预的方式保证无人机航摄作业的顺利开展。当外业航摄作业结束后, 应根据无人机航摄路线,进一步确定无人机降落的区域位置 , 保证无人机降落过程的安全性与有序性。最后 , 相关工作人员还需要对无人机的整体情况进行检查, 以此保证无人机外业航摄作业开展的质量。

2.5 绘制地形图

绘制地形图常用的软件是 EPS 地理工作站，该软件可以实现对象的自由映射，同时借助裸眼视图模块进行地形图的绘制，绘制地形图时可以实现无缝转换，且支持常见的测绘数据格式，对于需要大量数据交换的测绘行业支持性较好，裸眼视图是在自模型上进行真实三维模型绘制，在以往的三维模型绘制过程中，需要制图人员前往现场进行实地测量，而借助 EPS 地理工作站，制图人员在模型前即可完成所有的工作，极大地提升工作效率，降低了测绘工作的成本投入和外业作业量。

结语

综上所述，在测绘工程测量中应用无人机航拍技术可以有效弥补传统人工测量方式存在的不足 , 整体提高测绘工程测量作业的安全性与准确性。在测绘工程中既需要保证施工范围及测量的质量精度 , 又需要不断缩减数据存储、传输的时间 , 同时全方位检测测绘工程测量区域的地形地貌。但在这项工作实际开展过程中同样需要考虑极端地域环境、气候条件带来的不利影响 , 借助无人机航拍技术简化测绘工程测量数据采集的流程 , 随着《测绘地理信息发展“十四五”规划》的深入实施，无人机测绘技术将向更智能、更精准、更高效的方向持续演进，为数字中国建设提供基础支撑。

参考文献

[1] 张华阳 , 鲍健 , 王赛赛 . 浅谈无人机航拍技术在工程测量测绘中的应用 [J]. 网络安全技术与应用 ,2021(2):137-138.

[2] 连浩 . 无人机航拍技术在工程测量测绘中的应用 [J]. 住宅与房地产 ,2021(4):239-240.

[3] 王林 . 无人机遥感技术在测绘工程测量中的应用 [J]. 工程与建设 ,2023,37(6):1694-1696.