基于无人机测绘的地理信息定位技术研究

基于无人机测绘的地理信息定位技术研究 杨心世

广西壮族自治区地图院 广西壮族自治区 南宁 530219

摘要：近年来，我国的综合国力的发展迅速，测绘工程建设的发展也有了提高。日益增长的无人机飞行需求与有限的低空空域之间的矛盾愈发激烈，世界各国都在推进无人机管控政策和技术手段研究，即便在最自由的美国G类非管制空域，管理当局也在制定更为严格的无人机管控措施。无人机云端管理系统作为一种新型的数字化监管手段，其系统建设框架和技术路线得到了国内外学者和监管部门的广泛关注与研究。地理信息技术作为云端管理系统的应用技术之一，具体体现在以下几方面：利用全球导航卫星系统(GNSS)实现无人机精准空间定位；通过遥感技术(RS)获取影响无人机飞行安全的地理约束要素信息；基于地理信息系统(GIS)对低空地理空间数据进行组织管理以及构建低空虚拟地理环境等。论文结合团队在无人机低空应用上的研究进展，指出地理信息技术可以在云端管理和航路规划方面为无人机运行管理提供解决方案。

关键词：无人机测绘；地理信息；定位技术研究

引言

社会的快速发展给测绘工程带来了很多的机遇，但是同时也带来了挑战，目前社会工程对于测绘工程的精度要求越来越高，而且对其工作效率也提出了更高的要求，所以测绘工程要想提高工作效率和工作质量，必须引入先进的技术，而我国的无人机遥感技术在发展过程中逐步完善，可以很好地应用在测绘工程之中，它可以提升测绘工程的工作效率以及测绘的精准度。而且无人机遥感技术在测绘工程中，能够更加快速高效地获取相关的信息。

1 高精准实时定位和地理围栏

管理系统中的无人机精准位置信息依靠卫星导航定位技术获取。目前国内外无人机云系统主要通过2种方式获取无人机空间位置：一种是直接传输的方法，在无人机上外挂或内嵌定位模块，通过GPS、北斗等卫星定位系统获取地理坐标数据，集成手机SIM卡，利用蜂窝移动网络将空间位置传输至云系统。这种方法可以保证无人机传回真实可信的位置信息，但会产生额外的通信费用且依赖于空中蜂窝网覆盖。另一种是间接传输的方法，首先将实时飞行的数据通过链路下传到地面控制站，再通过互联网的方式传输到云端。这种方法成本较低，但需要无人机用户开放地面控制站的数据端口，存在GNSS欺骗的风险。同时，为了使GNSS定位精度从米级向厘米级提升，无人机在接收GNSS信号的同时，也接收来自基站的数据，采用差分定位技术，修正自身位置达到更精准的定位结果。结合GNSS伪距观测值，构建具有实时完好性监测功能的GNSS/INS组合导航定位算法，可满足厘米级精细化无人机管控需求。对于航测无人机，在航测作业任务中需要保持离地飞行高度不变的地形跟随飞行，传统依靠GNSS和气压高度计只能获取绝对飞行高度(海拔高)，而通过下视测高雷达往往会出现超出量程的情况，且成本高。采用基于高精度DEM数据生成地形跟随导航曲线高程数据，融合无人机实时GNSS/INS组合导航定位信息，可实现无源地形跟随。电力巡线无人机需要沿高压电力线飞行，其组合导航定位系统容易受电磁干扰而失灵，基于地面遥感影像信息，与无人机实时航拍图像进行匹配，根据地面同名像点反推无人机位置，实现无人机自主精准定位。

2 无人机遥感技术的优点分析

2.1 监测的尺度明显的扩大

无人机遥感技术随着科技的发展在不断扩大监测范围，而且无人机遥感技术能够精准地对其测量范围内的所有事物进行监测以及数据分析。而且在扩大的同时，测量精度也在不断提升，与此同时，无人机遥感技术能够进行三维立体测量，使测量结果更加具有直观性。

2.2 直接提高监测效率

无人机遥感技术便于操作，应用简单，而且在检测过程中不会受到外界过度的影响，因此，能够有效提高检测效率。如果使用单一的遥感技术测量，会使工作效率降低，导致整个测量工作出现严重的问题，甚至影响后期工作的开展。而将无人机遥感技术应用于测量工程之中，能够避免外界环境对于测量工作的影响，同时，能够有效保证测量的精准度，促进测量工作的快速完成，从整体上保证了测量工作的质量。

2.3 遥感技术系统兼容性比较高

如果在测绘工程中使用单一的遥感技术，无法保证测量的精准性，而无人机遥感技术可以将多种技术融合在一起，这样能够有效解决单一遥感技术之中存在的缺陷，多种技术协同工作，能够有效提升测量的精准度，提升测量工作的效率。

3 无人机测绘与地理信息定位技术的应用融合

3.1 对影像技术的拼接

通过借助无人机搭载遥感技术的应用能够对拍摄区域内的影响进行分辨率的精确化。结合相机拍摄的焦距以及飞行高度的配合，可以获得更加清晰的图像资料。目前在无人机遥感技术应用方面其所搭载的技术较少，获取的影像数据多。这是由于低空飞行无法实现完整区域的拍摄。所以要想得到区域内的完整影像就需要通过对拍摄图像进行拼接。但是无人机自身体积小，重量轻，在飞行过程中稳定性不足，要确保拼接时的准确性就必须对无人机的影像拍摄进行纠正，确保图像获取的准确性。

通过结合地理信息技术我们可以将无人机所获得的影像进行拼接，获得一个完整的区域影像。而要做好拼接应用，测绘以及定位功能是必不可少。这是由于地理信息图通过遥感技术获得的图像的分辨率较高，所以就能够对无人机所采集的影像进行纠正，然后再用于地理区域中，实现精准定位。

无人机的遥感影像的生成需要借助很多设备，包括雷达、扫描仪以及数码相机等。而随着应用技术的不断革新，相机的分辨率和摄影技术不断提升这也为后期由相机逐渐替代遥感设备带来了可能。当然在更专业一些的技术应用中会直接采用光谱成像设备。通过不断提升影像采集设备的水平，能够更加准确地获取相应的信息，并通过图像特征进行分类汇总，获取更多的有效信息。

3.2 建立测绘地理坐标

通过上面的描述已经知道无人机的拍摄过程是由地理坐标的引导来完成全局影像的采集的。所以最终也能够获得较为全面地全景图，而且借助坐标的方式，可以提升影像之间的拼接效率。对于存在重叠的区域，未经处理直接覆盖也不会出现错位的情况。通常情况下如果在进行拼接图像时存在错位的情况，是因为设备体积较轻，拍摄过程中受到气流干扰或是镜头垂直角度不一致甚至是镜头变形的情况造成拍摄的影像像素较低，无法得到精准地定位。

为了消除这种外部因素带来的影像图像错位的情况，必须对重叠区域进行处理，将对角线作为图像中的拼接点，然后结合实际图像的宽度进行操作，最终得出整个区域的图像。

经过实践我们发现通过误差计算的方式不仅能够有效提升无人机测绘成图的分辨率，让最终的地理信息变得更加清晰，也能够确保定位的准确性。在实际应用过程中能够发现无人机的应用便捷性可以带来更多的工作便利，形成清晰的地理图像，便于进行信息的抽取和收集提高作业效率。在数据抽取过程中可以对地理位置以及控制点进行定位，这也是目前无人机技术在实际地理信息技术应用中的重点内容。一般来说，无人机的操控有两种一种是滑翔方式另外一种就是直升方式。在动力消耗方面主要是以电力和油耗两种，在设计航线引导方面则主要以GPS定位来实现，这些工作内容将会是无人机在开展测绘技术应用方面需要重点关心的问题。

结语

现代地理科学已经与计算技术、互联网技术、空间技术等深度融合并从中受益，衍生出地理信息、遥感等分支学科，有力地支撑和扩展了地理科学的研究和应用领域。

参考文献

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[2]祖琪.探析无人机遥感技术在测绘工程测量中的应用[J].工程建设与设计，2020（1）：188-189，195.

[3]曾大文.无人机遥感技术在测绘工程测量中的应用[J].居舍，2019（27）：196-197.