一
你觉得什么是测绘地理信息?是复杂的一叠叠纸质地图?一张保密光盘?还是一份复杂的数据库?其实测绘作为一个基础性行业,从大比例的地形图,到铁路网、公路网的分布再到互联网地图,测绘的身影无处不在。
近几年无人机在测绘领域的应用日渐增加,目前正在颠覆传统的测绘方式,已成为测绘行业的“熟人”。
无人机发展越来越好,甚至实现了免相控,小巧便携,随用随飞。
那什么是无人机测绘呢?
要解决这个疑问,首先我们要知道,什么是测绘?从字面上理解就是测量和绘图。其实就是对自然地理要素或者地表人工设施的形状、大小、空间位置及其属性等进行测定、采集并绘制成图。
测绘学研究测定和推算地面点的几何位置、地球形状及地球重力场。以计算机技术、光电技术、网络通讯技术、空间科学、信息科学为基础,以全球导航卫星定位系统(GNSS)、遥感(RS)、地理信息系统(GIS)为技术核心,将地面已有的特征点和界线通过测量手段获得反映地面现状的图形和位置信息,供工程建设的规划设计和行政管理之用。
而无人机测绘,就是综合集成无人机飞行器、遥感传感器、遥测遥控、通信、导航定位和图像处理等多学科技术,通过实时获取目标区域的地理空间信息,快速完成遥感数据处理、测量成图、环境建模及分析的理论和技术。
因为我国国土面积比较大,而很多地形地势都非常的复杂,但我们没有办法全方位的进行勘测的时候,这样无人机就派上了用场比较有名的就是航拍测绘无人机。
以下是无人机倾斜摄影作业后,业内成图案例图片:

无人机的安全性使其能够在对人的生命有害的危险和环境下,例如森林火灾、有毒气体、地震等,无人机测绘可以直接获取影像,即使设备出现故障,发生坠机等也不会造成人身伤害。
无人机结构简单,操作灵活,作业准备时间短,对起降场地要求不高,可在云下飞行,特别适合在建筑物密集的城市地区和地形复杂区域、多云地区应用。
无人机技术的影像屏幕分辨率的范围在0.1-0.5m之间,高于现阶段世界各国的高分辨卫星图像数据信息的屏幕分辨率,此外,其采集数据速率较快,作效率较高。
无人机测绘的时效性好,不受重访周期的限制,可根据任务需要随时起降,另外,无人机测绘针对性强,可以对重点目标进行长时间检测。
无人机飞行高度低,可携带高精度数码成像设备,具备垂直或倾斜摄影的能力,还能低空多角度摄影,获取建筑物侧面高分辨率纹理影像。
无人机航空摄影在执行任务之前,按照测绘需求自动完成飞行计划,制定飞行路线、航拍点布置等;在航空摄影飞行过程中,可实行即时重拍,轨迹回放、分析漏拍等。

根据任务要求确定无人机测绘的作业区域,充分收集作业区域相关的地形图、影像等资料或数据,了解作业区域地形地貌、气象条件及起降场、重要设施等情况,并进行分析研究,确定作业区域的空域条件、设备对任务的适应性,指定详细的测绘作业实施方案。
作业人员需要对作业区域或作业区域周围进行实地勘察,采集地形地貌、植被、周边机场、重要设施、城镇布局、道路交通、人口密集等信息,为起降场的选取、航线的规划以及应急预案制定等工作提供资料。
航线规划是针对任务性质和任务范围,综合考虑天气和地形等因素,规划如何实现任务要求和技术指标,实现基于安全飞行条件下的任务范围的最大覆盖及重点目标的密集覆盖。航线规划宜根据1:5万或者更大比例尺地形图、影像图进行。
起飞之前,必须仔细检查无人机系统设备的工作状态是否正常。
为了后续无人机影像数据处理的顺利完成,需要对获取的影像进行质量检验,剔除不符合作业规范的影像,并对影像数据进行格式转换、角度转换、畸变改正等预处理。
运用目标定位、运动目标检测与跟踪、数字摄影测量、序列图像快速拼接、影像三维重建等技术对无人机获取图像数据进行处理,并按照相应的规范制作二维或三维的无人机测绘产品。

无人机测绘技术是通过无人机低空摄影获取高清晰影像数据生成三维点云与模型,实现地理信息的快速获取,无人机测绘技术效率高,成本低,数据准确,操作灵活,可以满足测绘行业的不同需求,大大地节省了测绘人员野外测绘的工作量。
无人机技术在测绘工程中的优势
监测高效迅速,处理效率高
无人机在处理和应对紧急事件中能够体现出其更大的检测范围,并且能够快速地生成检测区域清晰的图像和各项数据,以供相关部门进行分析和做出相应的对策,提高了工作的效率,而且检测人员也不需要频繁地往返于特定的地点进行检测,从而降低检测成本。
无人机测量精度高,可靠性高
无人机进行遥感检测作业中,多架无人机配合工作,主要应对大范围上万平方公里的检测作业。监测区域情况可以利用三维仿真模拟技术来进行宏观展示,相关工作人员可以将监测到的结果通过光谱进行分析,这样就可以得到大范围的监测数据,再将这些信息和传统信息结合处理分析,最终得到整个监测区的整体信息。此外,通过大面积的低空立体探测,还可以将实时监测的空气质量数据作为参考,对区域内的各项空气污染指标进行分析和识别。
无人机航测作业成本低
传统的人工测量技术主要利用卫星测绘,就同样的测量区域而言,其所需人员、地形测绘费用约是无人机航测的10倍左右,工期则是无人机航测的2倍左右。而无人机航测设备一经采购,其使用寿命较长,维护成本较低,测绘作业所需人工少、效率高,能有效地节省野外测量时间,从各方面来看,经济成本较人工测绘都有明显的优势。
无人机技术在测绘领域的应用:
1、城市管理规划
随着我国城市化进程的不断推进,智慧城市的建设已成为当前许多城市市政建设的重点内容,其在城市规划、建设、交通、管理、社会与公众服务以及可持续发展研究等众多领域的作用日益重要,对基本地形图的准确性、覆盖率的要求也越来越高。
无人机技术是城市管理规划测绘的新方向,它可以全面感知和度量城市的各种信息,并对其进行智能分析和共享,最终实现智能化城市管理的目标。无人机测绘技术在提高工作效率,降低工作强度以及成本,节约城市管理成本等方面发挥着重要作用。
2、土地确权
无人机航空摄影可对农村集体土地范围内的土地进行数据采集、影像拍摄,获取高精度的地表三维数据,并通过协同作业的侧视图像进行快速建模,绘制比例尺较大的地形图,协助农村集体土地所有权确权登记发证工作顺利进行。

3、堆体测量
堆体测量的应用范围非常广泛,矿山、火电厂,建筑工程施工过程中的土堆沙堆计量,港口码头的散装货物估算,还有粮仓里的粮堆估算,这些都离不开堆体测量技术。

无人机可以预设航线,在作业区域上空自动作业采集数据,采集完数据后可导入系统,一键生成点云及三维模型数据,并据此进行空间距离、体积的测量,或者进行斜面等不规则堆体面积的模拟测量,为工程建设规划和生产作业等提供精确数值参考。

4、煤矿勘察
无人机测绘技术加快了矿区资料的获取速度,为后续的煤矿开采提供了重要的参考依据。利用无人机的高空视野广、监控范围大、视角灵活多变的特点,可对大规模矿区进行实时监管。在进行高空侦察飞行作业时,无人机在空中悬停,发现目标后,可以长时间悬停在目标上空,进行精确而高效的探测,并及时发现问题,及时报告问题,解决问题,减少人员工作量,提高工作效率,大大缩短勘探周期,为有限勘探期内快速高效地取得勘探发现和突破提供管理保障。
5、隧道检测
传统的地铁、铁路和汽车隧道检测,需要检测人员深入隧道内部。采用无人机搭载高清相机和激光雷达等检测设备,可以采集隧道内高精度的图像数据并生成三维模型,以供随时调取查看,这不仅能够提供更高的检查精度,还能够让工程师有更多的时间专注于对所搜集到的资料进行分析,并快速提出需要采取的应对措施。

6、高速维护
对于高速公路这类大规模的交通基础设施进行维护改造,第一步工作就是要获取全部道路情况的清晰图像资料。
无人机测绘系统,集成了测绘用无人机(固定翼/多旋翼)、三维建模软件和GIS应用程序,高效完成测绘工作,对道路改造工程做精准评估,并模拟工程改造后的场景效果及可能的周边环境影响,为公路部门的道路改造和道路规划工作提供有力的支持。

无人机测绘技术要求及数据处理:
无人机获取的影像可包括光学影像、倾斜影像、全景影像、视频数据、SAR数据、LiDAR 数据。
(1)可见光影像获取。获取任务区域高分辨可见光影像数据,数据应包含可见光数字真彩色像片、原始机载POS数据、航摄仪(数码相机)检校报告。影像地面分辨率0.05 m~0.5m,影像清晰、地物特征明显、无漏洞,影像上的云雾不遮挡或虚化重要地物信息,原始机载POS数据与像片对应。
(2)多光谱、高光谱影像获取。获取任务区域多光谱、高光谱影像数据,数据应包含各谱段数字像片、原始机载POS数据、航摄仪(数码相机)检校报告。影像地面分辨率0.2 m~0.5 m,影像清晰、地物特征明显、无漏洞,影像上的云雾不遮挡或虛化重要地物信息,原始机载POS数据与像片对应。
(3)倾斜影像获取。获取任务区域下视和斜视多镜头高分辨真彩色影像数据,数据应包含多镜头可见光数字真彩色像片、原始机载POS数据、倾斜航摄仪检校报告。影像地面分辨率0.05 m-0.1 m,下视影像航向重叠度不低于55%, 旁向重叠度不低于50%。
(4)全景影像获取。获取任务区域全景影像数据,数据应包含可见光数字真彩色像片、全景相机检校报告。采用多旋翼无人机搭载全景相机,采用空中定点悬停方式,对突发事件现场周边地理场景采用不同俯仰方位角进行旋转360°拍摄。影像地面分辨率0.05 m~0.1 m。
(5)视频数据获取。 获取任务区域视频数据,数据应包含可见光视频或红外视频、视频传感器检校报告。无人机搭载可见光或可见光/热红外双光视频传感器,对事件区域进行实时监测,并对重点目标进行定点放大监测或跟踪监测。保存视频原始数据和航迹资料。可见光视频有效像素不低于1920X 1080,红外视频有效像素不低于320X240, 可采用AVI、RM、MP4等格式存储。视频地面分辨率0.05 m~0.5 m。
(6)SAR数据获取。获取任务区域SAR数据,数据应包含航摄范围及航线结合图、SAR原始数据、原始机载POS数据、设备检校报告。分辨率优于0.2 m,无漏洞。
(8)LiDAR数据获取。获取任务区域LiDAR点云数据,数据应包括点云数据、原始POS数据、原始地面站观测数据和地面基站参数记录。根据突发事件区域的地形条件、地物覆盖情况,确定适应的回波次数、扫描角度和频率,点云密度大于1点/m2。
结合高分辨可见光真彩色数字像片、POS数据、航摄仪检校报告、DEM、历史正射影像等数据,应用专业快拼数据处理软件,生成可见光快拼正射影像成果。可见光快拼正射影像色调基本统-,无大面积模糊、错位、拉伸、扭曲现象。
(1)多光谱、高光谱快拼正射影像。结合多光谱或高光谱像片、POS数据、航摄仪检校报告、DEM、历史正射影像等数据,应用专业快拼数据处理软件,生成各谱段快拼正射影像成果。各谱段快拼正射影像色调基本统-,无大面积模糊、错位、拉伸、扭曲现象。
(2)三维模型生成技术流程按CHT 9016的相关规定执行。三维模型成果细节保留完整,模型完整,无空洞,不存在不合理悬浮面片,纹理精度接近下视影像地面分辨率。
(3)全景影像。结合多角度像片可见光真彩色数字像片、飞行器拍摄点经纬度、飞行高度等数据, 应用全景数据处理软件,生成全景影像成果。
全景影像成果宜满足GB/T 35628的规格要求。
(4)视频快拼影像。针对按航线”飞行的下视(垂直观测)可见光视频,抽取关键帧,并结合DEM、历史影像等数据,应用专业数据处理软件,生成视频快拼影像成果。视频快拼影像色调基本统一, 无大面积模糊、拉伸、扭曲现象。
(5)动态监测视频。针对重点区域可见光/红外动态监测视频,应用视频编辑软件制作重点区域视频成果。可见光视频有效像素优于1920x1080, 红外视频有效像素优于320X240, 重点区域视频要求画面稳定、清晰流畅。
(6)SAR快拼正射影像。结合SAR影像、原始机载POS数据、DEM数据、检校报告,应用数据处理软件,制作形成SAR快拼正射影像成果。SAR快拼正射影像色调基本统一, 无大面积模糊、错位、拉伸、扭曲现象。
(7)DSM数据。利用LiDAR点云数据生成DSM数据的技术流程按照CHT3014的规定执行。DSM数据保存为GRID格式,格网间距小于1m,高程保留至0.01m,空白区域格网点高程值取999.00无异常高程值。
(8)DEM数据。利用LiDAR点云数据生成DEM数据的技术流程按照CH/T8023的规定执行。DEM数据保存为GRID格式,格网间距小于1m,高程保留至0.01m,空白区域格网点高程值取999.00无异常高程值。

随着无人机技术的发展和进步,应用的领域也越来越多,特别是在应急救灾、军事对抗、城市管理、国土监测等方面得到了很好的应用。利用无人机技术开展测绘工作,让地理信息数据的获取更加方便和快捷。
未来,无人机技术将在社会各个领域发挥更大的作用,不仅能为我们的生活和社会创造价值,还可以带动其他领域的技术进步,从而形成一个又一个新的技术群,改变人类的生活和生产方式。
欢迎私信我,说说你看法
关注下方公众号,了解更多资讯,欢迎联系我!

