淺談無人機遙感技術在林業測繪工程中的運用

摘要：隨著我國科技的不斷提高，我國林業測繪已采用了目前先進的無人機測量。無人機測量不僅使測繪成本大大降低，并且測繪效

率、準確度得到了提升?；诖?，以無人機遙感技術在林業測繪工程中的運用為研究對象，闡述無人機遙感技術的優勢。

關鍵詞：無人機遙感技術；林業測繪；測繪工程

無人機遙感技術是當前的前沿測繪技術，相對于傳統的手工勾圖、GPS軌跡測量、衛星地圖軟件有較大的優勢[1]。林業測繪工作的準

確性與全面性得到了保障，這不僅推動了林業測繪行業的發展，并且加快了無人機技術的推廣應用。

1 無人機遙感技術測繪的優勢

測繪圖像的獲取與處理：通常在使用無人機測繪時，需要明確測繪林業區的路線，并且在開闊的環境進行試飛。試飛無誤后，工作人

員應盡早時間做好像控工作，這樣無人機在林區測繪工作就可以得到保障。無人機遙感技術在測繪時，借助GPS定位系統可實現定

位，產生坐標系統與高程系統，并且可以自動改變測繪圖像的比例尺與分辨率，確保了在空中測繪時，借助三維模型以及高像素，確保測

繪攝像較高的清晰度與辨識度，可以幫助工作人員快速獲取工程測繪影像。在林業區測繪時，因為無人機遙感技術的像控點靜度與DOM精

度高，可實現林業區死角以及較為隱蔽的地方測繪。

2 無人機應用于林業測繪的技術路線

2.1無人機系統及作業過程

使用大疆精靈4P無人機，系統由無人機飛行平臺、飛行控制系統、微型單反相機系統和地面控制APP：DJI GS PRO組成。無人機飛行

平臺軸距350 mm，起飛重量1 388 g，衛星定位系統為GPS/GLONASS雙模。飛行控制系統主要控制和穩定無人機的起飛/著陸、飛行高度、

航向和姿態。所配備微單相機為1英寸CMOS、有效像素2 000萬像素，大可以拍攝分辨率5 474×3 648的RGB照片。地面控制APP：DJI GS

PRO的主要功能有飛行速度、航線規劃與上傳、圖像重疊率、拍照角度等多個參數設置。多旋翼無人機具有續航時間長、飛行速度快、飛

行效率高、穩定安全、飛行靈活等優勢，適合復雜山地環境的航拍作業。

航攝在2018年3月8日進行，試驗當天晴天，風速較小，適合無人機航拍作業。規劃飛行航線時，設置航向重疊率為80%，旁向重疊率

為80%，保證后期數據處理精度。將預設航線導入飛行器，以55 km·h-1的速度飛行90 min（五個架次），拍攝高度約490 m。獲取JPEG格式

的真彩色影像1 300張，空間分辨率為0.1 m，有紅、綠、藍3個波段，2 000萬像素。

2.3 影像處理

采用俄羅斯無人機數據處理軟件AgiSoft PhotoScan進行影像處理。它根據新的多視圖三維重建技術，基于影像自動生成高分辨率正射

影像及帶精細色彩紋理的數字高程模型。帶有空間參考坐標的數據產品可直接測量，為研究者帶來了極大的便利，目前已廣泛應用于林業

調查、考古等行業。主要處理流程為：檢查無人機影像，篩選掉航線拐角處重疊度過大、姿態角過大、成像效果較差的影像；輸入影像及

姿態數據，自動空三，正射校正，圖像拼接。完成處理后，裁剪影像獲取研究區的高分辨率正射影像（圖1）

圖1 研究區無人機正射影像及飛行路線

2.4 GIS界線勾繪并計算面積

把帶有坐標的正射影像圖加載至美國公司ESRI專業地理信息系統軟件ArcGIS中，進行林地范圍內有林界線勾繪。由于無人機高分辨率

影像有著豐富的空間結構信息和清晰的紋理細節信息，能準確表達對象的表面紋理、內部結構、形狀面積和空間關系等，可以準確地勾繪

出林權界線范圍內的實際有林范圍，并在ArcGIS屬性里面計算出面積。

3 傳統林業測繪方法介紹

3.1 手工勾圖

手工勾圖是一種早期的林業測繪方法，在測繪過程中，需要測繪員進入林業區，觀察真實地形，以特定的要求以及比例尺，在方格子

畫出界限，通過比例尺，大概計算出所測繪林業區的面積[2]。手工勾圖所得到的測繪結果通常與實際值具有較大的差距，主要是因為以下

兩點。1）人為操作導致的誤差。測繪人員在具體操作過程中，因為自身工作經驗與個人職業素質會導致誤差，并且在測繪過程中通常是測

繪人員按照自身主觀經驗判斷分析，數據的準確性無法保障。手工勾繪，測繪人員需要足夠責任心，對全面山林進行觀察，憑借自身長期

積累的經驗，才畫出準確的界線。2）客觀因素。測繪獲得的地形圖在經過復印之后，會發生一定程度的變形，從而導致尺寸發生變化。手

工勾繪測量面積，存在部分山溝未觀察到位，存在誤差。專業技術人員對該林地進行兩天的實地勾圖，外業總共花費兩天時間，內業花費

一天時間來對比照片與地形圖偏差。

3.2 GPS軌跡測繪

GPS軌跡測繪需要測繪人員攜帶GPS在林區邊界走一圈，但在行走的過程中，可能會出現行走困難。在行走的過程中，要求測繪人員對

地形邊界有一定的了解，否則會走出界限或者不到位。在行走的過程中，測量至部分山溝處，GPS會短時間失去定位信號，而造成定位誤

差。

GPS信號容易受到外界因素的干擾，在林區通常信號不強，此時GPS定位功能無法有效發揮，從而導致出現較大的誤差[3]。試驗區面

積廣闊，地形復雜。林地有4年沒有經過撫育，植被茂密，雜草叢生，林地的界線經過山脊、山溝，使用手持GPS環繞林地外圍界線測量，

難度大，花費時間多，操作人員也容易受傷。由于試驗區的林地面積較大，只安排兩個技術人員手持GPS，繞部分林地行走，繞測了大概

27 hm2，需要兩個人行走一整天。

3.3 在線衛星地圖軟件測繪

在線衛星地圖是一種融合多個地圖軟件功能為一體的軟件，目前人們經常使用的奧維衛星地圖就是把谷歌、百度、搜狗等地圖融為一

體。這些地圖軟件的更新需要衛星影像供應商去修改，而地圖更新慢會對林業測繪產生一些誤差。此外，在使用的過程中還會遇到無法出

圖的現象。

通過該林地的KML數據，在國外的衛星照片網站查詢歷史存檔數據，該林地的新衛星照片是在2018年1月17日，分辨率只有0.5 m。

購買存檔衛星圖片，每張5 km2，RGB衛片，單價550元/km2，購買衛片需要2 750元。衛片的網站同時提供即時衛片編程拍照、購買服

務，可以對特定林地進行拍照，數據提供需要90天時間，并且編程拍攝一次少需要訂購100 km2。

4 傳統測繪與無人機遙感技術對比

從效率來看，GPS軌跡測量低，測量200 hm2林地，需要兩個工人輪流手持GPS行走5天時間；傳統手工勾圖需3天時間、衛星圖片勾

圖只需要1天時間、無人機航測需要2天時間。從技術角度分析，手工勾圖與無人機技術要求高，其次為GPS軌跡測量，是衛星圖片

勾圖。從成本角度分析，手工勾圖與無人機遙感技術成本高，其次為衛星圖片勾圖、后為GPS軌跡測量。

5 結語

無人機作為一種高效的檢測技術，特別是在林業區測繪時，不僅提高了工作效率，并且降低了測繪誤差，解決了林業區測量行走困

難、信號干擾等問題，確保了林業區測量工作高效完成。希望通過對無人機遙感技術在林業測繪工程的應用分析與介紹，可以促進無人機

遙感技術的發展。

參考文獻：

[1]路寬，佘振維，王圣先.無人機遙感在森林資源監測中的應用[J].低碳世界，2017（34）：355-356.

[2]陳仲明，蔣成文，周忠瑞，等.淺析無人機遙感技術的發展現狀[J].科學技術創新，2018（4）：15-16.

[3]馮顏博，趙扣.淺析無人機遙感技術在土地工程中的應用[J].西部大開發（土地開發工程研究），2017，2（12）：6-9