摘要：从传统测绘的跋山涉水、耗时费力，到如今无人机掠过天空，短短数小时便能精准捕获大片区域的地形数据。

从传统测绘的跋山涉水、耗时费力，到如今无人机掠过天空，短短数小时便能精准捕获大片区域的地形数据。

地理信息技术的革新，正以前所未有的速度改变着我们认知和塑造世界的方式。

数字地形模型（DEM）简介

作数字高程模型（Digital Elevation Model, DEM）是一种用于精确表达地表起伏的三维地形模型。

它仅包含裸地面的高程数据，而不包含诸如树木、建筑物等地面以上物体。

近几年来，随着无人机（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）与摄影测量技术的快速发展，通过处理无人机航拍图像生成高精度 DEM 已成为主流方法。

具有自动绘制对象轮廓的数字地形模型

Aeromotus 作为俄罗斯领先的无人机解决方案集成商及大疆创新（DJI）工业级产品的官方经销商，在无人机测绘领域拥有丰富经验。

数字地形模型（DEM）的主要应用领域

数字高程模型以图形化与数字化形式记录地形高程信息，已被广泛应用于多个行业，显著提升了作业效率并降低了时间与经济成本。

据 EuroChem-Project 矿山测量部门专家德米特里·赫沃斯坦采夫（Dmitry Khvostantsev）介绍，2021 年他们使用无人机完成了约 75 平方公里的地形测绘。

比例尺涵盖 1:500 至 1:10000，外业工作仅耗时 1.5 个月，内业处理为 3 个月。

若采用传统人工测量方法，在西伯利亚泰加林区类似区域完成相同工作可能需要长达两年。”

带有高程图的数字地形模型示例

DEM 的核心应用场景包括：

道路与交通工程：公路、铁路选线与土方量计算；

矿业与能源：矿产储量估算、开采规划与复垦设计；

水利与水文分析：流域模拟、洪水淹没分析及地下水位监测；

城乡规划与建设：用地分析、城市规划与基础设施部署；

景观与生态设计：大规模绿化项目设计与自然资源保护；

地图制图与公共事业：电子地图生产、管线布设与应急管理。

DEM 是一个密集的云点

DEM 数据可表现为多种形式，例如：

密集点云（Dense Point Cloud）

等高线（Contour Lines）

三角网（TIN）

栅格表面（Raster Surface）

等高线形式的 DEM（地貌）

数字高程模型成功支撑多种人类生产活动，为专业人员提供直观、高质量的地形信息。

使用无人机创建数字高程模型的关键流程

数字高程模型是数字地形图的核心组成部分，具有地理参考坐标系，并支持通过后续邻近区域调查进行无缝扩展，非常适合于大范围、长周期的科研与工程活动。

以三角剖面表示的河流高岸居民点的 DEM

目前常用于构建 DEM 的数据采集方法包括：

传统地面测量：使用全站仪、RTK 等设备，工作强度大、周期长、易出错；

航空摄影测量：依托卫星、有人机或无人机平台拍摄图像，通过空三加密生成三维模型；

机载激光扫描（LiDAR）：利用搭载激光雷达的无人机直接获取高精度点云；

雷达干涉测量（InSAR）：适用于大范围地表形变监测，但对植被穿透能力有限。

在实际项目中，为提高数据精度与可靠性，常采用多种技术融合的方式。

其中，无人机凭借其高效率、高灵活性与较低成本，已成为获取高质量地形数据的主流方式。

当然，无人机摄影测量与激光扫描仍需要专业的飞行规划、数据采集与后期处理技能。

数字高程模型作为高程图（近似值）

Aeromotus 为初学者提供涵盖理论与实操的全面培训，课程虽仅持续数天，但学员可快速掌握无人机操作与数据处理能力，胜任生产与科研任务。

实战案例：使用航空激光扫描拍摄采石场

某工业企业在一次采石场地形测绘中，使用大疆 Matrice 300 RTK 无人机搭载 Zenmuse L1 激光雷达系统，成功完成 180 公顷区域的空中激光扫描（VLS）。

具体的飞行设置如下：

飞行速度：11.5 米/秒

飞行时长：77 分钟

飞行高度：60 米（相对起飞点）

点云密度：平均每平方米超过 300 点

数字模型定标（空中激光扫描）

通过单次飞行即获取了整个采石场的高精度三维点云，不仅生成了数字高程模型，还同步完成了体积计算与变化检测，极大提升了矿区管理的效率与安全性。

用于构建 DEM 的专业无人机系统

随着专业相机、激光扫描仪及数据处理工具的快速发展，无人机已成为构建 DEM 不可或缺的工具。

Zenmuse L1 空中激光扫描甚至可以透过树冠拍摄地形

Aeromotus 专家推荐使用基于大疆 Matrice 300 RTK 飞行平台的工业级无人机系统，配合 Zenmuse P1（摄影测量相机）等负载，实现高效率、高精度的地形建模。

Matrice 300 RTK+摄影测量相机 Zenmuse P1

Matrice 300 RTK 被誉为“一个平台，百种解决方案”，是目前工业级无人机中的旗舰型号。其突出特点包括：

通用负载支持：可搭载多种相机、热成像仪、激光雷达等设备；

长航时能力：最长飞行时间达 55 分钟，支持大范围测绘任务；

高速作业：最高飞行速度 84 公里/小时，提升作业效率；

远距离通信：控制距离最远达 15 公里，适应复杂地形；

强环境适应性：具备 IP45 防护等级，可在 -20°C 低温环境中稳定运行。

Matrice 300 RTK，配备 Zenmuse P1 摄像头

Zenmuse P1 专为高精度测绘设计，具备：

全画幅 4500 万像素传感器；

分辨率支持 8192×5460（照片）和 3840×2160；

可生成高密度三维点云与逼真正射影像；

适用于生成数字表面模型（DSM）及真正射图。

Zenmuse L1 集成了 Livox 激光雷达模块、高精度 IMU 和 1 英寸 CMOS RGB 相机，支持：

主动式激光扫描，穿透植被获取地面点云；

实时点云渲染与预览，支持现场质量检查；

人眼安全激光，符合国际安全标准；

与 DJI Terra 等软件无缝集成，一键生成高精度 DEM。

搭载 DJI Zenmuse L1 激光雷达的 Matrice 300 RTK 无人机

无论是在道路与矿山规划、水利工程管理，还是自然资源调查与智慧城市建设中，高精度的数字地形模型（DEM）都是不可或缺的空间数据基础。

写在最后

通过以上设备与方案，无人机测绘不仅极大提升了数字地形模型的生产效率，也为各行各业提供了强大的空间数据支撑。

来源：水经注软件