无人机平台：
多旋翼无人机：以其出色的悬停稳定性和灵活机动性，适用于对小范围区域进行高精度、近距离测绘。在城市街区、古建筑群等地形复杂且空间有限的区域，可轻松贴近目标进行多角度拍摄，获取详尽的细节信息。例如，在对历史文化街区的建筑测绘中，多旋翼无人机能够精准定位到每一处建筑的立面、门窗等部位，拍摄清晰图像用于后续建模与分析。
固定翼无人机：具备长续航能力和较高飞行速度，可实现对大面积区域的快速测绘。在广袤的森林、沙漠、海洋等区域，固定翼无人机能够在短时间内覆盖大量范围，快速获取宏观地理信息。如在对大面积森林资源的普查中，可迅速完成对林区的整体扫描，为森林资源监测与管理提供基础数据。
复合翼无人机：融合了多旋翼和固定翼无人机的优点，既拥有良好的悬停性能，又能在长距离飞行中保持高效。在山区、丘陵等地形起伏较大且需要兼顾精细测量与大范围勘查的场景中表现卓越。例如，在山区的地质灾害监测中，可先利用固定翼模式快速抵达目标区域，再切换至多旋翼模式对重点灾害隐患点进行详细观测。
传感器设备：
光学相机：高分辨率光学相机是无人机测绘的基础配置，可拍摄清晰的地表影像。通过不同焦距的镜头组合，能够满足从宏观地理特征到微观地物细节的拍摄需求。例如，在城市规划测绘中，利用高分辨率光学相机拍摄的影像，可精确识别建筑物的轮廓、道路走向以及绿地分布等信息，为规划决策提供直观依据。
多光谱相机：多光谱相机能够捕捉不同波段的光谱信息，通过分析地物在不同光谱下的反射特性，实现对植被类型、健康状况、水体污染程度以及土壤成分等的精准识别与监测。在农业测绘中，多光谱相机可用于监测农作物的生长状况，根据植被指数判断作物是否缺水、缺肥或遭受病虫害，为精准农业提供数据支持。
热成像仪：热成像仪通过检测物体表面的热辐射差异成像，可用于探测地下管线、地热资源分布以及建筑物的能源损耗等。在城市基础设施测绘中，热成像仪能够快速定位地下供热、供水管道的泄漏点，以及建筑物外墙的保温缺陷，提高城市运维管理效率。
激光雷达：激光雷达利用激光束对目标物体进行扫描，能够快速获取高精度的三维点云数据，精确测量地物的空间位置和形状信息。在地形测绘中，激光雷达可穿透植被覆盖，直接获取地表地形数据，生成高精度的数字高程模型（DEM），为水利工程、道路建设等提供准确的地形资料。
航线规划：
基于地形地貌：借助地理信息系统（GIS）数据和数字高程模型（DEM），全面了解测绘区域的地形起伏、山脉走向、河流分布以及障碍物位置等信息。根据这些数据，规划出合理的飞行高度、航线间距和飞行方向，确保无人机能够在安全飞行的前提下，全面覆盖测绘区域，且获取的数据具有一致性和完整性。例如，在山区测绘中，为避免无人机碰撞山体，需根据山体坡度和高度设置合适的飞行高度，并规划绕山飞行航线，保证对山区地形的完整测绘。
考虑测绘精度要求：不同的测绘项目对精度有不同要求。对于高精度测绘任务，如城市建筑测绘、文物古迹测绘等，需缩小航线间距，增加飞行架次，以获取更多重叠影像，提高数据的分辨率和精度。而对于大面积的宏观测绘，如森林资源普查、土地利用现状调查等，在满足基本精度要求的前提下，可适当增大航线间距，提高测绘效率。例如，在城市建筑的精细测绘中，航线间距可能设置在数米甚至更小，以确保能够清晰分辨建筑物的每一个细节；而在森林资源普查中，航线间距可根据实际情况设置在数十米。
飞行参数设置：
飞行高度：飞行高度直接影响影像的分辨率和覆盖范围。一般来说，飞行高度越低，影像分辨率越高，但覆盖范围越小；飞行高度越高，覆盖范围越大，但分辨率越低。在实际作业中，需根据测绘任务的精度要求和无人机搭载相机的性能，综合确定飞行高度。例如，对于需要获取厘米级分辨率影像的城市建筑测绘，飞行高度可能设置在几十米；而对于以监测大面积土地利用变化为目的的测绘任务，飞行高度可设置在数百米。
飞行速度：飞行速度应与相机的拍摄帧率相匹配，以保证拍摄的影像具有足够的重叠度。过快的飞行速度可能导致影像重叠不足，影响后续的数据处理和建模；过慢的飞行速度则会降低测绘效率。通常，在保证影像质量的前提下，根据无人机的性能和作业环境，将飞行速度控制在合适范围内。例如，在天气晴朗、风力较小的情况下，多旋翼无人机的飞行速度可设置在每小时 10 - 20 公里，固定翼无人机的飞行速度可设置在每小时 50 - 100 公里。
相机曝光参数：根据光照条件和拍摄目标的反射特性，调整相机的光圈、快门速度和感光度等曝光参数，确保拍摄的影像清晰、色彩还原准确。在不同的时间段和天气条件下，光照强度和色温会发生变化，需实时调整相机参数。例如，在清晨或傍晚时分，光线较暗，需适当增大光圈、降低快门速度或提高感光度；在阳光强烈的中午，需减小光圈、提高快门速度以避免影像过曝。
影像拼接与纠正：
基于特征匹配的影像拼接：利用图像识别算法，在相邻影像中寻找具有明显特征的同名点，如地物的拐角、边缘等。通过对这些同名点的匹配和坐标计算，将大量的单张影像按照其实际地理位置进行拼接，形成一幅连续的、覆盖整个测绘区域的大影像图。例如，在对一个城市区域的无人机影像拼接中，通过识别建筑物的拐角、道路交叉口等特征点，能够准确地将数百张甚至数千张影像拼接成一幅完整的城市影像图。
几何纠正：由于无人机飞行姿态的变化、地形起伏以及相机镜头的畸变等因素，拍摄的影像会存在一定的几何变形。采用数学模型对影像进行几何纠正，消除这些变形，使影像中的地物位置与实际地理坐标精确对应。常用的几何纠正方法包括基于控制点的纠正和基于有理函数模型的纠正。例如，在进行大面积地形测绘时，通过在地面均匀设置多个控制点，利用这些控制点的已知坐标和影像上对应的像点坐标，建立几何纠正模型，对整个测绘区域的影像进行精确纠正。
三维建模：
立体像对匹配生成 DEM：从无人机拍摄的具有一定重叠度的影像中，选取立体像对。通过匹配立体像对中同名像点的视差，计算出每个像点对应的地面三维坐标，进而生成数字高程模型（DEM）。DEM 能够直观地反映出地形的起伏变化，为地形分析、工程设计等提供重要基础数据。例如，在水利工程的规划设计中，DEM 可用于分析流域的地形地貌，确定水流方向、汇水区域等，为水库选址、堤坝建设提供科学依据。
基于点云数据的三维模型构建：利用激光雷达获取的点云数据，结合光学影像信息，构建高精度的三维模型。首先对激光雷达点云数据进行滤波处理，去除噪声点和非地面点，提取地面点云生成 DEM。然后将光学影像的纹理信息映射到点云模型上，生成具有真实纹理的三维场景模型。这种三维模型能够真实再现测绘区域的地形地貌、建筑物、植被等各种地物，广泛应用于城市规划、虚拟现实、游戏开发等领域。例如，在城市规划中，通过构建城市的三维模型，规划师可以直观地评估不同建筑方案对城市空间形态、日照通风等方面的影响，为科学规划提供决策支持。
飞行质量检查：
飞行轨迹监控：在无人机飞行过程中，实时记录其飞行轨迹，检查飞行轨迹是否按照预设航线执行，飞行高度、速度等参数是否稳定在合理范围内。若发现飞行轨迹偏离预设航线或参数异常波动，及时分析原因并采取相应措施进行纠正。例如，通过地面控制站的飞行轨迹监控软件，实时查看无人机的飞行路径，若发现无人机因受到强风影响而偏离航线，可调整飞行参数或暂停飞行，等待风况好转后再继续作业。
影像质量实时评估：在数据采集过程中，利用图像分析算法对实时回传的影像质量进行评估，检查影像是否清晰、色彩是否正常、有无遮挡或模糊区域等。一旦发现影像质量问题，及时调整无人机的飞行姿态、相机参数或重新规划航线进行补拍。例如，若发现某一区域的影像因光线反射问题出现过亮或过暗现象，可调整相机的曝光参数，并对该区域进行重新拍摄，确保获取的影像质量满足后续数据处理要求。
数据处理质量检查：
精度验证：在数据处理完成后，通过与已知的地面控制点坐标、高精度地图数据或实地测量数据进行对比，验证测绘成果的平面精度和高程精度是否达到预期要求。对于精度不符合要求的区域，分析原因并进行重新处理或补充测量。例如，在对一幅城市地图进行无人机测绘后，选取若干个已知坐标的地面控制点，将测绘成果中的对应点坐标与实际坐标进行对比，计算平面位置误差和高程误差，若误差超出允许范围，则对数据处理过程进行检查，可能需要重新进行影像匹配、几何纠正等操作，直至精度达标。
数据完整性检查：检查测绘成果数据是否完整，包括影像图是否覆盖整个测绘区域、三维模型是否包含所有关键地物等。对于数据缺失或不完整的部分，及时进行补充采集和处理。例如，在构建城市三维模型时，若发现某一区域的建筑物模型缺失或不完整，可利用无人机再次对该区域进行针对性拍摄，并将新获取的数据融入原有模型，确保三维模型的完整性和准确性。
项目背景：哈密市地域广阔，地形地貌复杂多样，包括山地、沙漠、戈壁等。传统测绘手段在获取高精度、全面的地理信息时面临诸多挑战，难以满足城市规划、建设与管理对地理空间数据的需求。实景三维作为反映城市真实面貌的重要时空信息，对于提升城市治理水平、促进经济发展具有关键作用。
项目实施：自治区第一测绘院投入 20 多名专业技术人员，运用搭载 0.03 米倾斜航空摄影设备的无人机开展工作。在哈密测区一线，技术人员精心规划无人机飞行航线，确保全面覆盖目标区域。截至目前，已获取近 300 平方公里的倾斜航摄数据影像资料，数据量约 20T。同时，全院 100 多名专业技术人员同步进行航空影像资料预处理、像片控制测量、空中三角测量、城市级地理场景实景三维模型制作、数字正射影像图生产、数字高程模型和数字表面模型生产、城市三维模型制作以及质量检查等一系列工作。
项目成果与效益：该项目构建了哈密市高精度实景三维模型，真实、立体、时序化地反映了城市的生产、生活和生态空间。这些数据为城市规划部门提供了直观、准确的地形地貌和地物分布信息，助力科学合理地规划城市功能分区、交通网络布局等。在城市建设项目中，施工方能够借助实景三维模型进行施工场地分析、建筑物定位等，有效提高施工效率和质量。例如，在某大型商业综合体的建设中，通过实景三维模型提前对周边交通、地形等因素进行分析，优化了施工方案，避免了施工过程中的诸多问题，节省了时间和成本。此外，实景三维模型还为城市应急管理提供了有力支持，在发生自然灾害或突发事件时，能够快速评估灾害影响范围和程度，为救援决策提供依据。
项目背景：九曲十八湾国家湿地公园面积达 4929 公顷，湿地生态系统复杂且脆弱。传统湿地资源调查方法效率低、数据准确性有限，难以全面掌握湿地的地貌特征、水体分布、植被覆盖以及地形变化等关键信息，无法满足湿地保护与管理日益增长的需求。
项目实施：为提升湿地资源调查能力，九曲十八湾国家湿地管理局于今年 4 月开展无人机操作技术培训，3 人获得中国民用航空局颁发的轻型民用无人驾驶航空器安全操控合格证书。培训后，工作人员熟练操作配备高清摄像头和先进传感器的无人机，对湿地公园进行全面测绘。在测绘过程中，根据湿地的地形特点和生态分布，精心规划无人机飞行航线，确保获取的数据全面、准确。经过三个月的辛勤工作，顺利完成对整个湿地公园的详尽测绘任务。
项目成果与效益：通过无人机测绘，精准掌握了湿地的关键地理信息，生成了高精度的湿地地图和三维模型。这些数据为湿地生态保护提供了科学依据，帮助管理人员准确了解湿地植被的分布与变化情况，及时发现湿地生态系统面临的威胁，如外来物种入侵、湿地退化等。在制定湿地保护策略时，能够基于这些准确的数据进行针对性规划，合理安排生态修复项目，有效提升湿地生态系统的稳定性和生物多样性。例如，根据无人机测绘数据发现某区域湿地植被因水位变化出现退化迹象，管理部门及时采取了调控水位等措施，促进了该区域湿地生态的恢复。同时，无人机测绘数据也为湿地旅游资源开发提供了支持，有助于合理规划旅游线路，在保护湿地生态的前提下，实现生态与经济的协调发展。
项目背景：重庆市地形复杂，山地、丘陵众多，城市建设与发展对地理空间信息的精度和时效性要求极高。实景三维时空数据作为数字重庆建设的时空底座和超大城市治理的基础数据，对于提升城市精细化管理水平、推动智慧城市建设至关重要。传统测绘方式难以满足大规模、高精度的实景三维数据采集需求。
项目实施：重庆市地理信息和遥感应用中心的无人机操控员刘朝晖等 6 人组成的无人机组，携带两架专业测绘无人机，奔赴各地开展工作。在秀山县溪口镇等地的作业中，他们首先仔细踏勘无人机起降地点，确保场地地面相对平整，附近无高塔、建筑物等障碍物。随后，将无人机部件组装成翼展达 4 米的固定翼无人机，并利用电脑精心规划航线，结合实际情况调整飞行参数。无人机起飞后，按照规划航线飞行 2 - 3 小时，拍摄高精度测绘图像。在飞行过程中，操控员寸步不离地守在电脑旁，实时关注无人机飞行状况，确保飞行安全。无人机安全降落后，迅速将拍摄到的影像和数据下载到电脑上，并拆卸无人机前往下一个工作点。
项目成果与效益：自 2015 年以来，该无人机组测绘无人机飞行里程累计达 30 万公里，获取了大量高精度的实景三维数据。这些数据构建了重庆数字城市三维底座，数字空间中的道路、建筑、植被等与实际情况一一对应。在城市规划方面，规划师能够借助这些实景三维数据，更直观地评估不同规划方案对城市空间形态、景观风貌的影响，优化规划设计。在城市管理中，通过实时对比不同时期的实景三维数据，能够及时发现城市建设中的违规行为、基础设施损坏等问题，提高城市管理效率。例如，利用实景三维数据发现某区域存在违规搭建的建筑物，管理部门迅速采取措施进行拆除，维护了城市规划的严肃性。此外，在应急救援中，实景三维数据能够为救援人员提供准确的地形和建筑物信息，助力快速制定救援方案，提高救援成功率。
项目背景：陕西汉中朱鹮国家级自然保护区内及周边野生朱鹮重要夜宿地的地理信息数据缺乏精准掌握，这对朱鹮的保护工作造成一定阻碍。了解朱鹮夜宿地的准确位置、范围以及周边生态环境状况，对于制定科学有效的保护策略、保障朱鹮的生存与繁衍具有重要意义。
项目实施：朱鹮保护区引入无人机测绘技术，通过设定航线，使无人机捕获高分辨率的朱鹮夜宿地影像数据。利用专业软件对影像数据进行拼接，生成连续的影像地图。基于影像数据构建朱鹮夜宿地及其周边环境的三维模型，并将三维模型中的地理要素，如地形、植被、水系等转化为矢量数据，进行精细化编辑和标注。在测绘过程中，充分考虑朱鹮的生活习性和栖息地特点，避免对其造成干扰。
项目成果与效益：通过无人机测绘与矢量化地图绘制，精准定位了朱鹮夜宿地，精确绘制出其地理位置和范围。
