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摘要：本文简要阐述了低空无人机在测绘工作中应用的意义，介绍了影响低空无人机测绘精度的相关因素，并从合理选择航摄系统、科学设计航摄路线及有效进行数据处理等角度出发，提出提高低空无人机测绘精度的措施。希望为相关研究人员提供参考，并保障各种数据信息的完整性及准确性，进而切实发挥低空无人机在测绘方面的实际作用，支撑相关工程的高质量开展。
关键词：低空无人机；测绘精度；数据处理
Research on influencing factors and control of low-altitude UAV surveying and mapping accuracy
Xie Jinsong
(Guangdong Haiwei Diheng Space Information Technology Co.,Ltd.,Guangzhou Guangdong,510000)Abstract:This paper briefly expounds the significance of the application of low-altitude UAVs in surveying and mapping work,introduces the relevant factors that affect the accuracy of low-altitude UAV surveying and mapping,and discusses the rational selection of aerial photography systems,scientific design of aerial photography routes,and effective data processing.Starting from several aspects,measures to improve the surveying and mapping accuracy of low-altitude UAVs are proposed,hoping to provide reference for relevant researchers to ensure the integrity and accuracy of various data information,so as to effectively play the practical role of low-altitude UAVs in surveying and mapping,supporting High-quality development of related projects.
Key words:low-altitude UAV;surveying and mapping accuracy;data processing
近年来，工程测绘领域开始突破传统技术的限制，积极投入对低空无人机的应用。但是，从实际情况来看，低空无人机在应用过程中不可避免地会受到诸多因素的影响，容易导致低空无人机的测绘精度存在不稳定的情况，基于此，有必要对其精度控制进行更深层次的探究。
一、低空无人机测绘技术的意义
(一)提高测量速率
合理使用低空无人机测绘技术可以在原有的基础上提高地理信息测量工作的开展效率。同时，低空无人机的应用可以进一步提升数据的准确性，减少在数字化图像制作方面花费的时间，并节约各种资源成本的投放，提高企业资金收益，真正达到节能降耗的效果。除此以外，相关工作人员还可以通过低空无人机测绘技术的应用实现对影像图的制作，完整收集制作素材，高质量开展分析、整理和汇总工作，进一步提升工程测量质量。虽然当前我国低空无人机测绘技术的发展仍有很大的提升空间,但在应用过程中搜集的图像缺乏针对性，还面临着数据信息搜集与图像处理等多方面的困难，但是，合理使用低空无人机可以大幅提高测量工作效率。低空无人机如图1所示。
图1低空无人机
(二)直观呈现结果
低空无人机测绘技术可以直观、完整地展现航测目标的具体状况，而其直观性可以帮助工作人员更加准确清晰地了解工程信息。同时，科学应用低空无人机测绘技术能够有效弥补传统技术的局限性，即便面对十分复杂的地势环境，也能够高效进行地理数据信息测量，然后针对各种数据信息开展深层次的分析及处理，最终完成预期目标。在这一过程中，相关技术人员需要加强对工程项目校验的重视。究其原因，该工作的质量会直接影响最终测量结果的准确性和有效性，并且直接关系到后续工程项目的成果[1]。
二、低空无人机测绘精度影响因素
(一)自身因素
就测绘来说，低空无人机的应用与其他方式相比具有较大优势，但也存在一定的不足之处，主要包括以下两方面。
一方面，无人机的姿态稳定性较差。现阶段，测绘领域大多使用小型飞行设备，然而这一类设备具有载荷量小、惯性小等特点，很可能面临来自气流的负面影响。同时，针对该类小型飞行设备而言，其在侧滚角、旋偏角及俯仰角等方面都会产生变化，并且幅度较大，无法与航测规范要求相适应，难免出现各种问题。
另一方面，无人机测绘使用的都是非量测型单反相机，像幅相对较小，可能出现漏拍的现象。因此，为解决这一问题，在应用低空无人机测绘技术的过程中应适当增加航向及旁向的重叠度，此举能极大程度地增加测区整体影响数量。小数码相机畸变较大，边缘区域的畸变最高能达到40个像素。上述问题的产生会在一定程度上影响低空无人机测绘数据结果的精确度。结合当前的发展趋势来看，未来，无人机发展将会实现高精度IMU和RTK的集成，进而能实时动态地记录低空无人机在飞行过程中的实际位置信息及姿态。相关软件应用的优化算法可以尽可能地减少无人机平台在数据准确度方面的负面影响。
(二)相机因素
相机是影响低空无人机测绘数据精确度的因素之一，这主要体现在像素大小对图像质量的影响方面。若是其本身有着相对较小的像素，则图像呈现会较为模糊，反之则十分清晰。因此，设计人员在设计无人机航高的过程中应提高相机像素大小的重视。除此以外，因为相机的曝光及对焦时间也会影响图像本身的质量，所以无人机在正式航飞之前需要先进行相机对焦。如果其飞行高度选择为400米，则需要事先找到400米远的地物进行对焦。同时，工作人员需要把控好相机曝光时间，充分考虑当时能见度的实际情况，一旦遇到光线不好的情况，需适当增加曝光时间。此外，数码相机本身存在畸变的可能性，会制约图像精度的提升。因此，在实际进行航测时需要先检验相机，以便及时了解相机的畸变参数及内方位元素。现阶段，我国在航测领域使用的低空无人机一般都是应用数据后处理软件对相机进行自检校工作[2]。
(三)航飞时间
在数据精度方面，低空无人机的航飞时间会在天气条件、季节及阴影倍数等变化下对数据精度产生影响。基于此，工作人员在航测时应综合考虑上述因素，科学确定航飞时间。例如，在考虑季节因素时，工作人员应结合低空无人机的特点，保证其选择的季节不会出现过多的地表覆盖物，以此保证测绘工作的正常进行，在阴影倍数及太阳高度角的选择上，应尽可能选择阴影较小的时间。
(四)测区地形
当无人机飞行达到绝对高度时，该地区地形会有较大起伏，海拔高度比航高小，地面分辨率较小，单张图片会有更小的覆盖面积。同时，图片的重叠度也会随之减少。当测区的高差满足相应条件时，图片的重叠度会逐渐与之不匹配，最终产生一定的航测漏洞。因此，在对无人机展开航线规划时，工作人员应对测区地形的起伏情况进行综合考虑，并合理确定航高，如果测区本身的高差较大，则应对航摄进行分区处理，及时发现存在的航测漏洞，并采取妥善的补摄措施。
三、低空无人机测绘精度的控制措施探究
(一)合理选择航摄系统
通常情况下，生产单位受成本因素影响，一般不会使用多套低空无人机进行航摄工作，这在一定程度上限制了飞行平台的选择。基于此，在正式开展作业的过程中，工作人员需严格按照相关要求，根据相应的比例尺对地面分辨率进行确定。为进一步提高图像的清晰度，在开展作业的过程中，低空无人机分析产生的像点位移需维持在0.5个像素范围内。正式进入航摄工作后，发动机运转和气流会对低空无人机造成影响，使其出现震动现象，尤其是低频区域，震动强度更大。当无人机油门不断增加时，震动强度也会随之增加。从安全生产的角度来看，为保证低空无人机的安全飞行，工作人员需调整巡航速度，使其符合安全飞行速度规范[3]。
(二)科学设计航摄路线
要想切实保证低空无人机测绘的精度，相关人员需对航摄路线进行科学设计，并综合考虑影像分辨率、重叠度航摄基准面等因素。从实际情况来看，航摄基准面的选取会对影像分辨率产生直接影响。因此，其一般采取DEM取平均高程法对航摄基准面高程进行计算。因为轻型低空无人机基本上都有着相对较低的飞行高度，所以其镜头焦距相对较短，地形高差会在极大程度上对其造成影响。基于此，在选择航摄基准面高度时，工作人员需针对摄区最高点的航向和旁向重叠及相关区域的平均地面分辨率进行计算，以此明确其是否能与相关要求相适应。在调整基准面时，工作人员需着重考虑地面分辨率的实际情况，如果其数值未处于基准面调整范围内，或者摄区的最高点重合度及最小地面分辨率和成图要求不符合，则需科学调整地面分辨率，并对最高点重叠及相对航高等进行再次计算，以保证其与相关要求相适应。在确定相对行高时，工作人员应将空气垂直能见度及低空无人机升限等因素纳入考虑范围。影像重叠度不仅要适应现行要求，还要考虑飞行平台的稳定性及现阶段的天气情况等。低空无人机在测绘工作中不可避免地会受到来自气流的影响，因此，如果测区气流不稳定，就需要增加其重叠度，以最大限度地减少漏洞。另外，工作人员应加强对重叠度的合理把控，不能一味地追求大重叠度，否则会降低低空无人机的航飞机效率，并出现大量的数据冗余，甚至减小极高比，影响高程精度的提升[4]。
(三)有效进行数据处理
为有效控制低空无人机测绘的精度，相关工作人员应在原有的基础上加强对数据处理的重视，综合考虑数据处理技术、数据源精度、相控点精度与设站点位置之间的关系，并应用高精度POS数据进行辅助计算。提升计算效率和减少外业像控点，对低空无人机测绘精度提高有着重要意义。基于此，未来应采用存在差分GNSS系统的低空无人机展开测绘工作。从现阶段低空无人机领域的发展情况来看，GNSS系统已经实现了PPK与RTK之间的有机结合，PPK与PTK能够在GNSS系统中充分展现各自的价值和优势。RTK技术是在无线数据链的基础上获取载波相位进而实现实时差分定位的技术，目前已广泛应用于工程测绘工作，取得了诸多成果。近年来，我国数据网络正在飞速建设，RTK技术相比过去有了更大的作业半径，将其应用于无人机系统，可以进一步提高飞行定位的准确性，并获取更加精确的焊点位置信息。PPK是指利用载波相位实现实时差分的一种技术，如果RTK技术的应用会对其产生一定程度的限制，则可以使用GNSS对其进行动态测量，从而有效弥补RTK的局限性。在低空无人机测绘中合理使用PPK及RTK技术，能够在原有基础上减少外业像控点的布设，从而缓解过重的外业工作压力，并在降低作业成本投入的同时实现作业效率的提高。
四、结论
综上所述，合理使用低空无人机进行工程测绘能够有效突破传统测绘技术的限制，从而全面完整地进行测绘，有效提高数据精确性和参考价值，推动工程整体的高质量开展。因此，相关研究人员应加强对低空无人机测绘的研究，并结合实际情况采取科学的控制措施，切实提升低空无人机的测绘精确度。
【参考文献】
[1]赵新华，孙江涛，王玉静，等.基于无人机低空摄影测量技术进行矿山大比例尺地形测绘的可行性研究[J].地理信息世界，2019(3).
[2]马梦莹，徐睿择.影响无人机影像三维建模的关键因素研究[J].测绘与空间地理信息，2020(10).
[3]陶国强，邹自力，邹时林，等.无人机航测在矿山地形图测绘中的试验与分析[J].东华理工大学学报(自然科学版)，2019(1).
[4]王兴东.无人机倾斜摄影测量在不动产测量中的精度分析及验证[J].城镇建设，2021(21).
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