2025年无人机驾驶员职业技能考核试卷：无人机航拍与测绘技术实操考核与应用

2025年无人机驾驶员职业技能考核试卷：无人机航拍与测绘技术实操考核与应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______第一部分：理论基础知识1.简述无人机飞控系统的基本组成部分及其功能。2.根据您所了解的法规，简述无人机在禁飞区附近应如何操作以遵守规定。3.解释什么是航拍影像的航向重叠度和旁向重叠度，并说明其合理范围及原因。4.简述使用RTK无人机进行测绘作业时，基站和流动站需要设置哪些关键参数。5.列举至少三种无人机常用的传感器类型，并简述其中一种的原理及其主要应用。第二部分：飞行实操技能6.描述在进行正式飞行任务前，您会进行哪些关键步骤的检查与准备。7.当无人机在飞行中突然失去定位信号时，根据您的操作规程，应采取哪些应急措施？请按顺序说明。8.解释什么是返航点（RTH），设置返航点的重要性是什么？请说明至少两种设置返航点的方式。9.假设需要拍摄一片矩形地块的航拍图，请简述您将如何规划飞行航线，包括考虑哪些因素来确定航线参数（如航线间距、飞行高度、相机角度等）。10.描述在飞行过程中，如果发现相机影像曝光不当（过曝或欠曝），您会通过哪些参数调整来尝试修正？第三部分：航拍数据采集与应用11.为何航拍影像的地面分辨率（GSD）是衡量影像质量的重要指标？请解释其含义。12.获取高质量的航拍影像，除了合适的飞行参数设置外，还与哪些飞行技巧或环境因素有关？13.简述从原始航拍影像数据到生成正射影像图（DOM）的主要步骤涉及哪些关键技术环节。14.如果您需要使用航拍影像制作一个地区的三维场景模型，请简述您会采用的主要数据处理流程。15.阐述无人机航拍技术在城市规划或农村土地确权中可能发挥的应用作用。第四部分：测绘数据采集与处理16.在使用无人机进行高精度测绘（如地形图测绘）时，对无人机的飞行稳定性有何更高要求？为什么？17.简述在无人机测绘数据处理中，进行空三解算（StructurefromMotion,SfM）的主要目的和基本原理。18.解释DSM（数字表面模型）和DEM（数字高程模型）的概念，并说明它们的主要区别和各自的应用场景。19.在处理无人机测绘数据时，如何检查点云数据或生成的DEM/DSM成果的质量？请列举至少两种检查方法。20.假设需要获取某建筑物屋顶的高精度三维模型，请简述您会考虑采用哪些技术手段（包括无人机、传感器、飞行及数据处理策略），并说明选择这些手段的理由。第五部分：应用场景模拟与问题解决21.描述如果您被要求使用无人机航拍技术对一条沿山脊的电力线路进行巡检，您会制定怎样的飞行计划和检查要点？22.假设在一次洪水灾害后，需要快速获取淹没区域的信息，请简述无人机在此次应急测绘中可能扮演的角色以及工作流程。23.如果在飞行前发现电池电量仅能满足比计划飞行高度低10%的续航时间，您会如何调整飞行计划或操作策略以尽可能完成任务？24.在处理某次航拍项目数据时，发现部分区域的影像模糊不清，请分析可能的原因（至少列出三种），并提出相应的解决或改进措施。25.随着无人机技术发展，无人机在测绘领域的应用面临哪些新的技术挑战或发展趋势？请结合您的理解谈谈看法。试卷答案第一部分：理论基础知识1.答案：飞控系统通常包括主飞控、GPS/RTK模块、IMU（惯性测量单元）、电子罗盘、气压计、电池管理系统、遥控接收机等。主飞控是核心，负责整合各模块信息，计算飞行姿态和位置，发出控制指令；GPS/RTK用于定位；IMU和电子罗盘用于感知姿态和方向；气压计用于测高；电池管理系统监控电量；遥控接收机接收地面指令。解析思路：考察对无人机基本构成和各部分功能的理解。需要知道飞控系统的核心是主飞控，并了解其依赖的其他关键传感器（定位、姿态感知、高度感知、电源管理等）及其作用。2.答案：根据法规，无人机应避免飞入禁飞区。若接近禁飞区边缘，应首先确认区域范围和规定，保持安全距离（通常远大于规定范围），或完全绕行，确保飞行全程不在禁飞区域内。操作前必须查询最新的空域管家或类似平台信息。解析思路：考察对无人机飞行法规的遵守意识。重点在于知道禁飞区的概念，以及面对禁飞区时应采取的规避措施（保持距离、绕行）和前提（提前查询信息）。3.答案：航向重叠度指相邻航线影像之间的重叠沿飞行方向的百分比，旁向重叠度指同一条航线上相邻像片之间的重叠沿垂直于飞行方向的百分比。合理范围通常航向重叠度80%-100%，旁向重叠度70%-100%。原因是重叠度不足会导致空三解算困难、连接点缺失、成果几何精度差；重叠度过低则效率低下。解析思路：考察对航拍数据处理基本要求的理解。需要准确定义两个重叠度概念，并给出业界普遍接受的合理范围，最后说明设置合理重叠度的原因（保证连接、提高精度vs效率）。4.答案：RTK作业时，基站需设置在已知点或通过差分网络获取高精度坐标，架设稳定，并设置正确的基站ID、坐标系统、通信参数。流动站需设置无人机ID、与基站通信参数、目标坐标系等，确保能与基站稳定通信。解析思路：考察RTK测绘作业的基本设置知识。区分基站和流动站的不同设置重点，明确需要设置的关键参数类别（如ID、坐标系统、通信、位置）。5.答案：常用传感器类型有：多光谱相机（获取彩色影像）、高光谱相机（获取地物光谱信息）、LiDAR（激光雷达，获取高精度点云）、热红外相机（获取温度信息）、SAR（合成孔径雷达，穿透云雾）。其中，多光谱相机原理是通过不同波段滤光片捕捉不同光谱反射信息，主要用于制作正射影像、进行植被分析、地形测绘等。解析思路：考察对不同传感器类型的了解。要求列举几种，并对其原理和应用有基本认识，特别是对多光谱相机应有较详细描述。第二部分：飞行实操技能6.答案：飞行前检查准备包括：检查飞机外观结构是否完好；检查遥控器、地面站电池电量；检查无人机电池电量、健康状态；检查GPS信号强度和定位状态；确认飞行区域是否安全无障碍物及人员；检查天气状况；规划好飞行航线和返航点；设置好飞行参数；最后进行遥控器配对和手控检查。解析思路：考察飞行前检查的全面性。要求列出检查项目，涵盖飞机本身、遥控/地面站/电池、飞行环境、航线规划、参数设置等关键环节。7.答案：应急措施包括：保持冷静，尝试重新连接信号；若信号长时间丢失，立即执行预设的失控返航（LandingMode/RTH）；在返航过程中密切监控电量，电量过低时执行降落或寻找安全降落点；若可能，尝试手动控制将飞机引导至安全区域。解析思路：考察突发情况下的应急处理流程。要求按逻辑顺序说明应对措施，核心是保持冷静、尝试恢复、执行返航、监控电量、手动干预。8.答案：返航点是无人机在失去信号或触发应急返航时自动飞回的位置。其重要性在于保障飞行安全，尤其在GPS信号受干扰或丢失时是最后的安全保障。设置方式有：在地面站规划飞行时预设；在飞行中通过遥控器手动设置；部分机型可基于当前位置自动计算并设置。解析思路：考察对返航点概念、重要性及设置方式的掌握。需要解释什么是返航点，说明其安全意义，并列出常见的设置方法。9.答案：规划矩形地块航线，首先确定航线起点和方向（通常平行于地块短边或长边，视效率需求）；设置合适的航线间距（根据GSD和地块大小计算，确保旁向重叠度）；设置飞行高度（考虑遮挡、地形和影像分辨率要求）；设置相机角度（通常垂直向下或略微倾斜）；设置飞行速度；确保航线覆盖整个地块且无遗漏。解析思路：考察航线规划的基本原则和能力。要求说明规划步骤，涉及关键参数的选择依据（间距-旁向重叠度/GSD、高度-地形/分辨率、角度-效果、速度-效率），并强调覆盖完整性。10.答案：可通过调整相机曝光补偿、ISO感光度、快门速度来修正。对于过曝，可降低曝光补偿、降低ISO、适当提高快门速度；对于欠曝，可提高曝光补偿、提高ISO、适当降低快门速度。同时，检查白平衡设置是否合适。解析思路：考察在飞行中对相机参数的动态调整能力。要求列出可调整的参数（曝光、ISO、快门），并说明如何针对过曝和欠曝情况分别调整，体现对相机曝光三要素的理解。第三部分：航拍数据采集与应用11.答案：地面分辨率（GSD）是航拍影像上1像素点所对应的实际地面大小，是衡量影像精度的直接指标。高GSD意味着能看清更小的地物细节，对测绘、监测要求更高。计算公式为：GSD=(传感器像元大小×飞行高度)/摄影比例尺。解析思路：考察对GSD概念和意义的核心理解。需要定义GSD，解释其重要性（反映细节能力、影响测绘精度），并最好能给出计算公式。12.答案：获取高质量影像还与飞行稳定性（姿态平稳）、航线规划合理性（重叠度、高度）、飞行速度（过快易模糊）、光照条件（均匀、无过曝/欠曝阴影）、相机参数优化（白平衡、对焦）、起降平稳性、电池电量充足等因素有关。解析思路：考察对影响航拍影像质量因素的综合认识。除了相机参数，还涉及飞行操作（稳定性、速度、起降）、环境因素（光照）和规划因素（航线）。13.答案：主要步骤包括：空三解算（SfM/DSM）获取相机位置姿态和地面点三维坐标；密集匹配（DenseMatching）生成高密度点云；地面点筛选（GroundFiltering）生成DSM；生成正射纠正参数；使用纠正参数对影像进行几何校正；将校正后的影像与DSM融合或直接生成DOM。解析思路：考察生成DOM的核心技术流程。需要了解从原始影像到最终成果的主要处理环节，包括定位定姿、点云生成、地面点提取、几何校正、成果输出等。14.答案：主要流程为：规划飞行任务（设计航线、选择传感器、考虑重叠度）；执行航拍获取影像/点云数据；传输数据至处理电脑；使用专业软件（如Metashape,Pix4D）进行空三解算；生成密集点云；进行地面点过滤生成DSM/DEM；根据需要生成正射影像图、纹理映射模型或直接生成带纹理的三维模型。解析思路：考察制作三维场景模型的基本流程。要求按步骤描述，涉及飞行规划、数据采集、软件选择、核心处理步骤（空三、点云、DSM/DEM生成、模型输出）。15.答案：无人机航拍在城市规划中可用于快速获取城市现状影像、制作数字城市模型、进行建筑物测绘与建模、辅助规划决策（如日照分析、视域分析）。在农村土地确权中，可用于快速获取地块影像、制作正射影像图、精确测量地块面积和形状、辅助绘制土地权属图。解析思路：考察对无人机航拍技术在特定领域应用的认知。需要结合具体场景（城市规划、土地确权），说明无人机技术如何提供数据支持、解决什么问题、发挥什么作用。第四部分：测绘数据采集与处理16.答案：高精度测绘要求无人机飞行高度稳定、姿态微小波动也要记录，以获取高精度的相机运动信息；要求GPS信号持续稳定，最好使用RTK技术以获取厘米级绝对定位；要求相机无任何抖动；要求电池电量充足，避免中途中断。解析思路：考察对高精度测绘对飞行环境要求的理解。强调对稳定性（高度、姿态）、定位精度（GPS/RTK）、相机刚性、续航的更高要求，并解释原因（影响点云精度、空三质量）。17.答案：空三解算（SfM）的目的是通过匹配多张影像中的同名点，计算出每张影像的精确位置（空间坐标）和姿态（旋转角和平移向量），从而构建一个与真实世界几何一致的相机运动模型和点云框架。其基本原理是利用影像间的同名点几何约束，通过优化算法迭代求解。解析思路：考察对空三解算目的和原理的理解。需要说明其作用（计算相机参数、构建点云基础）和核心方法（基于同名点的几何约束优化求解）。18.答案：DSM（DigitalSurfaceModel）表示地表及所有地物（如建筑、树木）表面的高程模型；DEM（DigitalElevationModel）仅表示地表（地面）的高程模型，忽略了植被、建筑等非地面物体。区别在于包含内容的范围。DEM常用于地形分析、坡度坡向计算；DSM可用于计算建筑屋顶高程、植被冠层高度等。解析思路：考察对DSM和DEM概念及区别的理解。需要准确定义两者，清晰说明其包含范围的不同，并列举各自的主要应用领域。19.答案：检查点云质量方法：查看点云密度是否均匀；检查是否存在离群点（噪声）；检查点云的整体精度（与已知点对比）；检查地形特征是否表达清晰；使用软件工具进行地面点过滤效果评估。检查DEM/DSM质量方法：检查高程突跳是否异常；检查等高线是否平滑、符合实际地形；检查与已知高程点对比的精度。解析思路：考察对测绘成果质量检查方法的掌握。要求列举检查点云和DEM/DSM的具体方法，体现对常见质量问题的识别能力。20.答案：会考虑使用搭载高分辨率倾斜相机或LiDAR的无人机。飞行策略上，可能需要分多层次飞行（低空获取细节，中空获取整体），或使用倾斜摄影获取屋顶纹理。数据处理上，使用专业多视图几何或激光点云处理软件，进行空三解算、密集匹配/点云生成、地面/屋顶点分离、生成带纹理的屋顶三维模型。解析思路：考察针对特定测绘任务（获取建筑屋顶模型）的技术选型和流程规划能力。要求提出设备选择（相机类型）、飞行策略（多层次/倾斜）和数据处理方法（软件、核心步骤），并说明理由（获取细节、纹理、整体性）。第五部分：应用场景模拟与问题解决21.答案：飞行计划包括：选择合适天气时间（无风或微风）；规划沿电力线走向的平行航线，确保足够重叠度；设置合适飞行高度以清晰拍摄线路并避免树木等障碍物遮挡；选择合适相机角度（垂直或微倾）；设置返航点；检查电池，规划充换电点（若航线长）；飞行中密切观察线路状态。解析思路：考察将技术应用于具体巡检场景的能力。要求提出完整的巡检计划要素，包括环境选择、航线设计、参数设置、安全措施、后勤考虑等。22.答案：无人机在应急测绘中作用：快速获取灾区高分辨率影像/点云数据；对灾害范围（如洪水淹没区、道路损毁情况）进行快速评估和监测；制作灾前灾后对比影像；为救援队伍提供实时或近实时的现场信息支持；辅助灾害评估报告编制。解析思路：考察对无人机在应急场景