无人机摄影测量作为一种替代传统的陆地测量技术

为什么无人机在许多应用中越来越多地补充甚至取代地面测量方法?本文探讨了无人机摄影测图的优点。

无人机(UAV或“无人机”)制图通常使用摄影测量从2D图像生成精确的真实世界的3D模型。通过组合和处理多个地理参考航拍图像，摄影测量技术被用于生成诸如3D点云、光栅数字高程模型和正形图等输出。

无人机摄影测量制图的最大优势之一是，它允许土地测量师在更短的时间内完成更多的工作。通常需要数周才能完成的调查工作，使用无人机可以在几天内完成。因此，对于许多项目来说，使用无人机可以被证明是非常便宜的。

此外，由于无人机可以快速部署到任何地方，使用它们无需派遣测绘人员进入危险区域，如屋顶、壁架、道路、不稳定的土壤和陡峭的堤防。即使是难以接近的特征，如手机信号塔和树梢，也可以通过无人机很容易地绘制出来。

经典陆地测量的替代方案

撇开无人机摄影测量的许多优点不谈，测量是一项要求高精度的工作。而且，无人机报告的精度通常低于它们的理论潜力。

然而，无人机已经被证明是更传统的调查方法的一个很好的替代方案。发表在无人驾驶汽车系统学报(2019年12月)强调了这一点。研究人员认为，凭借前沿的无人驾驶硬件和尽责的数据处理，无人机测绘足够精确，可以补充或取代许多应用领域的地面测量方法。

为了支持他们的假设，研究人员使用配备高精度PPK GNSS系统和Zenmuse X4S相机的大疆Inspire 2无人机对一个4英亩的教堂场地进行了7次三角测量。该站点包含了无人机数据已知可以很好建模的平滑表面(停车场、田野和屋顶)，以及航空摄影测量不能很好建模的特征(墙壁、架空电线和植被下的地面)。研究人员使用来自立体图像对的数据来填补缺失或扭曲的特征。

尽管无人机的高端定位系统意味着精度几乎不依赖于地面控制，但该团队收集了23个分布良好的控制点来计算冗余变换，并为有意义的统计提供足够的数据。

航空数据收集

航拍数据采集在半天的野外时间内完成，另外还有一天半的处理工作。与此同时，常规的测量和数据处理需要三天时间才能完成。只有2厘米的垂直均方根误差(RMSE)，无人机测绘被证明是一贯的和足够精确的，用于许多典型的地面测量应用。研究人员还观察到，当无人机在较低的高度飞行时(尽管收益递减)，精度得到提高。如果这是一个典型的地面测量项目，使用无人机将节省33%的时间和58%的费用。

研究人员进一步研究了无人机测绘的经济可行性，通过对太阳能电池板安装的屋顶进行调查。该团队在一天内收集了三家杂货店屋顶的航拍数据，面积从3英亩到7英亩不等。在屋顶上没有任何工人，所有的功能都被立体提取，包括燃气管道、屋顶通风口、暖通空调设备、天窗和电气面板。传统的地面测量从项目开始到最终交付需要12天，而“从飞行到交付”只需要7天——节省了41%的成本和58%的时间。

在另一个例子中，该团队在一天内从260英亩的高尔夫球场收集了完整的地形平面测量的航空数据。如果采用传统的方法，三名现场工作人员需要花费30天的时间来收集这些数据，这将导致大量的停工时间。事实上，一些在球场上植被繁茂的地区需要常规的测量，但无人机能够通过选择一个合适的立体模型，通过立体编辑来绘制许多半遮蔽的位置。实际上，整个场地在15天内绘制完成，节省了75%的成本和50%的时间。

在土地测量师的工具箱中有价值的附加工具

综上所述，今天的无人机已经成为土地测量师工具箱中非常有价值的一种附加工具，并且在许多应用中越来越多地补充或取代地面测量方法。下一代测绘无人机，如大疆幻影4 RTK已经允许测量员在需要较少控制点的情况下实现厘米级的数据精度。并配有功能强大的绘图软件等收Terra使二维正形和三维模型具有更高的绝对精度，测量专业人员能够获得关键项目所需的输出质量。

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