无人机技术在地形测量中的应用与精度分析

无人机技术在地形测量中的应用与精度分析
庞明伟
（中化地质矿山总局湖北地质勘查院，湖北　荆州　４３４０００）
摘 要：无人机技术作为２１世纪一种新颖的科技手段，其自身优越性已得到充分体现。

在地形测量中合理运用无人机技术，不仅能够减少地形测量工作的负担，还可以为操作人员提供有效的参考数据。

本文主要针对无人机技术在地形测量中的应用与精度进行详细的分析了解。

关键词：无人机技术；地形测量；精度分析
中图分类号：Ｐ２３１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１９）１３－０１９３－２
Application and Accuracy Analysis of Unmanned Aerial Vehicle Technology in Topographic Survey
PANG Ming-wei
（Ｈｕｂｅｉ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｇｅｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｍｉｎｅｓ，　Ｚｈｏｎｇｈｕａ，　Ｊｉｎｇｚｈｏｕ　４３４０００，　Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ａｓ　ａ　ｎｅｗ　ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｍｅａｎｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　２１ｓｔ　ｃｅｎｔｕｒｙ，　ＵＡＶ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｈａｓ　ｉｔｓ　ｏｗｎ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｆｕｌｌｙ　
ｅｍｂｏｄｉｅｄ．　Ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ＵＡＶ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃ　ｓｕｒｖｅｙ　ｃａｎ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｂｕｒｄｅｎ　ｏｆ　ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃ　ｓｕｒｖｅｙ，　ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｄａｔａ　ｆｏｒ　ｏｐｅｒａｔｏｒｓ．　Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ＵＡＶ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃ　ｓｕｒｖｅｙ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ．
Keywords: ＵＡＶ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；　ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃ　ｓｕｒｖｅｙ；　ａｃｃｕｒａｃｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ
在矿区地形图测绘的过程中，一般采用高精度定位、布点灵活且操作简便的GPSRTK技术。

在信号被遮挡且人员无法进入小面积区域内进行地形图测量的情况下，需要将全站仪和GPS技术二者进行结合才可完成。

虽然两种方式能够满足于一般矿区生产地形测量的需求，但是对于一些特殊地区则无法满足，例如山高林密、库区以及排土场下游等。

这些特殊区域地形测量不仅工作量大，工期长，同时对人和仪器带来一定的安全隐患，对此需要结合实际情况，合理运用无人机技术。

1 无人机技术在地形测量中的应用
1.1 无人机定义与工作原理
无人机主要使用固定翼或更多转子作为载体，选择CNSS 导航以及创新营销模块，同时还可以加载一部高分辨率的数码相机，从而对地面以及计算机软件航拍照片处理工作中涉及的数据信息进行全面分析，形成无人机航拍图像系统，与传统的载人航天器调查得出，器生产工作效率得到有效提升，并且大大降低飞行的经济成本。

从工作人员的安全角度出发，金属矿山测量合理运用无人机技术，不仅能够大大缩短工期，还可以获取到精准且全面的参考数据，从而对地下的实际情况有所了解，做好相应的保护工作。

从开采部门角度出发，在金属矿山正式开采之前，需要运用无人机技术对矿山的环境进行勘测和了解，收集开采矿山资源的详细内容。

由此可见，合理发展是必要的，但仍需对其进行实时监督。

虽然相关监督部门针对矿区开采制定一系列措施，但在现实生活中矿区开采仍存在一些问题，因此，运用遥感影像技术可以对开采过程进行实时监测，保证矿区开采工作顺利进行。

1.2 无人机技术应用于地形测量的优势
（1）高清晰、高精度。

根据相关调查研究表明，由于无人机收集数据信息的精度相对比较高，促使其在地形测量中应用的风险小，效率高。

在地形地貌测量过程中，无人机近景测量需要亚米级别的精度，并且控制范围需要控制在0.1m~0.5m之间。

由此可见，传统的地形测量形式无法实现，而无人机技术却可以很好地完成。

（2）实施机动、灵活性强。

无人机技术与传统地形测量对比而言，无人机在低空飞机时，不受天气、起降场地、数据采集等客观因素的影响制约，并且凭借自身的实施机动以及灵活性等特点优势，全天任何时间内皆可接受任务，其适用性相对比较强。

同时，信息采集成本得到降低，信息采集工作效率得到提升。

（3）高效、全方位测量。

无人机除了获取地形平面数据之外，还可以对地形进行全方面的测量，将既定的目标、建筑物高分辨率等于遥感技术相结合，促使无人机测量力量不断扩大，对数据进行及时传输，从而真正实现全方位数据采集和拍摄。

2 无人机技术机制
2.1 无人机飞行控制系统
无人机飞行控制系统主要分为机载和地面两大部分，而机载飞行控制系统由飞控、电台、RC接收机、电池组、GPS 等多个部分组合而成。

飞行控制系统可以同时运用GPS、北斗等进行导航，通过事先设置好的航拍设备收集数据信息，从而真正实现相同距离和定点拍摄任务。

2.2 地面站控制系统
地面站控制系统由数据传输电台、软件以及便携式计算机三大部分组合而成。

控制系统在控制软件的作用影响下，将飞行器采集的飞行参数以及定位信息实时展示在相应的平台之上。

在采集飞行参考数据与坐标的整个过程中，需要合理运用地面站软件，以此对飞行轨迹以及数据信息进行采集，进而实现无人机遥控导航盲飞的目的。

2.3 航线和像控点的设置
在地形测量过程中，合理运用区域网设置形式，将地面的首条航线以及末条航线的基数跨度进行有效控制。

如微丘
收稿日期：２０１９－０６
作者简介：庞明伟，男，汉族，湖北荆州人，本科，高级工程师，研究方向：
精密工程测量与工业测量、高精度ＧＰＳ。

2019年 7月上 世界有色金属193
陵地带基数值要小于12，比较集中的丘陵地带基数数小于16。

与此同时，根据隔航线布点，对航线与航线之间的点进行合理设置，并且全网四角以及不标准网端点处进行布点。

一旦无法选取网内像控点的目标，可以根据情况将少数像控点设置高程点。

一般情况下，主要选择交角好的微笑线状交点、清晰折角的顶点、小于0.2mm的点状地物中心。

运用九点法的方式进行区域网点布设，一旦不标准地点或者是相邻平高点之间的间隔超过20条基线的情况下，需要在中间位置设置一个平高点。

3 无人机技术在矿区地形测量中的实际应用
3.1 工程整体概况
地形测量区位于某一矿山片区，并且山地属于南岭山脉南支。

该区的山川纠结，地形极其复杂。

海拔低于500m以下的山地丘陵面积占18%左右，山坡面积占28%左右，高程落差在400m，总体面积约3.8km2。

3.2 无人机测量的参数
表1 无人机测量参考数表
航飞方式六旋翼挂载单镜头相机拍摄
飞机型号南方测绘旋霆六旋翼无人机
使用机场外场自选场地
使用可见光的相机型号SonyRX1RM2
镜头焦距35
像元大小0.0045
像元数目4200万
一般情况下，无人机在使用正式使用之前，需要对航飞方式、飞机型号、使用机场、相机型号、焦距等多方面进行合理的设计，从而保证测量工作顺利开展。

本次测量中使用的无人机测量参数简介主要内容如表1。

3.3 无人机航拍实施情况
对拍摄所使用的相机进行反复的严格检校；严格按照相关要求标准，对基准面高度进行确定，然后合理设计航线轨迹；由于光照条件不同，航拍摄影时间需要选择上午九点以后，下午4:30之前进行摄影；航向重叠要大于70%，旁向重叠大于60%；对于清晰且层次丰富的影像资料，可以用作于制作线划图的参考；一旦补摄范围超出漏洞范围外的两条基线，则需要进行重摄。

3.4 成果质量检查验收
安排专业质检人员对测量数据信息进行全面的检查和验收，确保该测区所获得图幅产品全部合格，则证明该无人机此次航测项目取得圆满成功，并且质量优良。

4 结语
综上所述，随着我国社会经济水平不断提高，促使地形测量与地质勘察需求不断发生变化，而如何高效、精确的完成地形测量成为地质工作的重要课题。

无人机作为信息技术发展过程中的产物，在地形测量中取得显著成就。

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（上接192页）
地质测绘能够有效地调查出场地工程地质的条件，高质量的测绘工作，甚至能够准确的判断出地下地质的具体情况，从而能够为人们选择具体的方法提供指导性的建议。

因此这就要求相关的人员要充分的收集有关的资料，认真谨慎的进行测绘，保证资料的准确性，在测绘的同时进行整理，注重各个方面的有机联系，从而得到高质量的地质测绘结果。

在调查地下地质时，勘探工程的具体手法有物探，钻探和坑探等等。

工作人员在选择相关的勘测方法时，要结合岩石的特性和地理实际情况，来选择特定的勘探方法。

因此勘探的结果需要用勘探工程来验证，才能保证其准确性。

钻探和坑探都是直接的勘探方法，都能够在一定时间内高效地取得地下地质的实际情况，是岩土工程勘察工作当中必不可少的一部分。

这些勘探方法中，钻探在施工的过程中得到的使用最为广泛，而遇到钻探无法明确地下地质情况下，就要选择坑探的方法。

工作人员在进行勘探选择时，要谨慎的结合实际情况来进行选择。

看大广场由于其使用到的机械设备较多，并且对人力和物力的投资也较大，因此在选择施工方案时，首先也要尽可能的降低勘探技术应用的成本，不是。

能够在各种条件因素限制的情况下，结合各个因素综合考虑，选择出成本较低，较高效且较安全的方法。

现场检查的方法就是，要对施工阶段的各个阶段，岩土工程勘察成果的验证进行检查，以及对岩土工程施工监控和质量进行控制。

对所得到的资料和有关结果进行检验，并且一旦发现有问题时，可以进行及时的修改，设计和调整。

能够有效地在经济和技术方面得到合理的优化。

数字化勘察技术的核心就是场地虚拟。

能够把工程现场的情况以数据库的方式反映出来，但是郑镒勋你也是具有针对性的，并不是所有的勘察都可以实现虚拟的反映，而只能在特定的情况下，比如说地形信息，还结合地理信息环节，才能够进行数据库反映。

这一技术便于使岩土工程呈现出模拟变化，从而能严格的处理多样的岩土真实数据，方便人们获得整个工程的各个部门的实际信息。

数字化的勘查技术，通过模拟岩土工程具体环境，来构建概念性的勘查系统，从而能够根据这一系统进行充分分析和研究技术问题，并实行数字化的管控，因此，岩土工程单位通常利用模拟勘测来获取复杂岩土工程的信息。

4 结语
综上所述，在进行岩土勘察的过程中，首先要使先进的仪器投入使用，这就要求国家和相关部门加大对勘查的投入，使得购买仪器的资金充足，高质量，高准确度的一切是保证勘察结果质量的重要前提。

其次，也要不断提高勘察人员的职业素养水平，尽可能的减少在勘察过程中出现的人为失误，以及对勘察方法选择的错误，从而造成的勘察结果误差。

最后要优化对于相关部门的管理，综合各个因素来提高和保证勘察数据的准确性，从而为岩土施工提供科学的指导意义。

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世界有色金属 2019年 7月上194。