無人機技術(shù)在測繪測量中的應(yīng)用分析

鄭期兼

摘 要：無人機技術(shù)以其靈活性好、操作簡單等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用在測繪測量領(lǐng)域。簡單介紹無人機技術(shù)的基本內(nèi)容和特點，就其在礦山測量、城市規(guī)劃測量和海岸地形測量中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)分析，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：無人機技術(shù)；測繪測量；城市規(guī)劃；礦山測量

中圖分類號：P204 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）05-0040-02

1 無人機技術(shù)概述

無人機技術(shù)即無人機遙感技術(shù)，是一種將無人駕駛飛行器技術(shù)、遙感技術(shù)、通信技術(shù)和GPS定位技術(shù)等有機結(jié)合起來的，應(yīng)用于地理信息測繪測量方面的應(yīng)用技術(shù)，具有智能化、自動化和專業(yè)化等特點。目前，該技術(shù)已在國土資源測繪領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并已經(jīng)成為世界各國的研究重點，也是未來遙感技術(shù)發(fā)展的主要方向。無人機技術(shù)可以實時更新、修改和升級地質(zhì)環(huán)境測量信息和地理空間測量信息等，為政府和企業(yè)提供最新的地理信息，為環(huán)境整治、土地開發(fā)和國土資源管理等方面提供信息保障。經(jīng)濟(jì)和文化的繁榮使得傳統(tǒng)的遙感技術(shù)已經(jīng)無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求，不少古建筑、城鄉(xiāng)地貌等發(fā)生了巨大的變化，車站、機場、港口和市政工程等建設(shè)都需要更加詳盡的資料，所以運用無人機技術(shù)獲取更詳盡資料迫在眉睫。

無人機技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，是由微型無人機平臺、高分辨率數(shù)碼傳感器、導(dǎo)航和定位系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理四個部分組成的，是計算機技術(shù)、GPS技術(shù)、通信技術(shù)和數(shù)據(jù)處理等技術(shù)的集合體。該技術(shù)具有以下幾個特點：①數(shù)據(jù)資料更新快。無人機采用低空飛行方法，對空間領(lǐng)域申請要求限制較小，只要天氣適宜飛行，注冊后便可飛行，從而有效地保證了數(shù)據(jù)采集和更新的及時性。②數(shù)據(jù)分辨率高。無人機上攜帶有高分辨率的傳感器，可以獲取厘米級的影像數(shù)據(jù)，能滿足各種比例尺監(jiān)測圖的需求，這是傳統(tǒng)技術(shù)所不能媲美的。③成本低。無人機操作簡單，該技術(shù)運營成本低、高性價比，能獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。

2 無人機技術(shù)在測繪測量工作中的應(yīng)用分析

2.1 無人機技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤炭資源的需求量也在不斷提高，礦山開發(fā)深度和廣度均有所延伸。礦山測量測繪是安全開采的基本保證，可以為礦山開采和管理提供有益的信息依據(jù)，可以保護(hù)煤炭資源和礦山周邊的生態(tài)環(huán)境。

2.1.1 為數(shù)字礦山建設(shè)提供數(shù)據(jù)

數(shù)字礦山的建設(shè)有助于為礦山開采構(gòu)建良好的信息管理系統(tǒng)，它需要大量的遙感影像、地形圖件和數(shù)字模型等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；而無人機技術(shù)采用低空飛行方法獲取地理信息，能克服礦山處于偏遠(yuǎn)山區(qū)、地理環(huán)境復(fù)雜的劣勢，為數(shù)字礦山建設(shè)提供大量數(shù)據(jù)。

2.1.2 加強礦山環(huán)境整治的重要措施

礦山開采破壞了周邊的自然環(huán)境，如果不注重環(huán)境保護(hù)，最終將會影響到礦山開采的順利進(jìn)行。然而，礦山所處的地理環(huán)境使得環(huán)境整治較困難，獲取基本的環(huán)境信息難是一直困擾相關(guān)職能部門的問題。而采用低空飛行的無人機技術(shù)能快速獲取大量目標(biāo)區(qū)域的雷達(dá)、彩色、多光譜遙感數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，得到更多定量、定性分析數(shù)據(jù)，為礦山的環(huán)境整治提供依據(jù)。

2.1.3 礦山資源保護(hù)和利用

礦產(chǎn)資源屬于不可再生能源，必須合理利用和保護(hù)，嚴(yán)禁肆意開采。雖然有行政部門監(jiān)管，但仍存在不少亂采、亂挖現(xiàn)象。對此，政府部門必須學(xué)會利用先進(jìn)技術(shù)來監(jiān)測礦山的開采情況，而采用無人機技術(shù)恰好可以實現(xiàn)在無人到達(dá)目標(biāo)區(qū)域的情況下即可取證、空中監(jiān)測的效果，實現(xiàn)資源保護(hù)和利用的動態(tài)檢測，促進(jìn)礦山開采的合理性和科學(xué)性。

2.2 無人機技術(shù)在城市規(guī)劃測量中的應(yīng)用

城市規(guī)劃對城市的發(fā)展至關(guān)重要，城市規(guī)劃需要大量的大地測量測繪信息，采用無人機技術(shù)獲取大量精度高的測量信息，根據(jù)測量信息制作數(shù)字地形模型，繪制大比例地形圖，促進(jìn)有關(guān)部門和人員作出科學(xué)的城市規(guī)劃決策，推動城市健康發(fā)展。

2.2.1 無人機航空攝影

低空飛行的無人機利用遙感傳感器獲取大量的地理信息，獲取分辨率高、色彩均勻的影像資料，同時可以從不同角度拍攝同一地區(qū)的地理狀況，從多方位了解目標(biāo)區(qū)域的實際情況。

2.2.2 數(shù)據(jù)采集

根據(jù)無人機的飛行狀況和影像分布情況，在空三區(qū)域中的兩個區(qū)域采用手動和自動結(jié)合的加密形式，有效剔除粗差信息，獲取精確信息；再根據(jù)空三測量的成果進(jìn)行單模型定向，如果無法定向，則需要分析在無人機航飛過程中是否存在傾角、旋偏角不合理、航線彎曲等現(xiàn)象，并及時調(diào)整，有效保障采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2.2.3 數(shù)據(jù)的處理

無人機技術(shù)的數(shù)據(jù)處理中心將采集的信息進(jìn)行相應(yīng)的處理，從而為人們提供更加有用的數(shù)據(jù)，比如對影響資源進(jìn)行色差處理。

2.3 無人機技術(shù)在海岸地形測量中的應(yīng)用

港口建設(shè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、圍海造田、敷設(shè)電纜管道、海岸資源開發(fā)、登陸作戰(zhàn)訓(xùn)練和海岸軍事工程等都需要海岸地形信息，因此，海岸地形測量也是社會經(jīng)濟(jì)生活中的一項重要內(nèi)容。在海岸地形測量中，無人機技術(shù)能滿足海岸地形成圖的要求，有效地提高測量效率。無人機可在預(yù)定航線上50～1 000 m范圍內(nèi)低空飛行，并保持平穩(wěn)的飛行姿態(tài)，獲取大量的海岸地形航拍、攝影信息。無人機可載油5 kg，一次性飛行1 600 km，滯空時間長達(dá)16 h，一次性可完成100個航點，實現(xiàn)大區(qū)域的長時間航拍。

2.3.1 準(zhǔn)備工作

做好航測地區(qū)的海岸帶質(zhì)地、開發(fā)現(xiàn)狀、地形地貌和灘涂等情況的調(diào)查工作。由于海岸地形測量受潮汐影響較大，所以還需調(diào)查大量的潮汐資料，以保證無人機航拍時處于海岸的低潮時間。航線設(shè)計會影響到測量精度和質(zhì)量，我們可以先將航攝區(qū)域的坐標(biāo)和最新地形圖調(diào)入到AutoCAD中進(jìn)行航線設(shè)計。由于天氣會對航拍質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響，所以應(yīng)盡量在晴朗天氣作業(yè)，避免造成影像資料的模糊、重疊、能見度低等問題。

2.3.2 布設(shè)控制點

布設(shè)控制點主要有以下幾種情況：①單航帶可以覆蓋測量區(qū)域時，則隔3～4條基線布設(shè)梯隊平高控制點；②單航帶無法覆蓋測量區(qū)域時，需沿航向每隔3～4條基線布設(shè)1個平高點，沿旁向間隔航線布設(shè)1個平高電氣，在整個測量區(qū)域中心布設(shè)1個平高點。所有的控制點均勻地分布在測量區(qū)域，且有非常明顯的標(biāo)記，保證1張成片上的控制點在4～6個。

2.3.3 數(shù)據(jù)處理

處理分析獲得的地理信息數(shù)據(jù)，再綜合各方面信息繪制海岸地形圖。

3 結(jié)束語

隨著無人機技術(shù)的發(fā)展，人們對其的關(guān)注也越來越多，大量試驗表明其在測繪測量工作中的應(yīng)用是可行性，同時無人機技術(shù)也逐漸從技術(shù)研發(fā)走向?qū)嶋H運用，在提高測繪測量精度、獲取高清晰影像資料、加快信息更新、提高測量安全性等方面起到重要作用。相比較于傳統(tǒng)的載人飛機航空遙感技術(shù)而言，無人機技術(shù)明顯的優(yōu)勢在實踐中已得到驗證，其在社會各行各業(yè)被廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)的和諧發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]王宗華.淺析無人機在城市規(guī)劃測量中的運用[J].中華民居（下旬刊），2013（10）：259-260.

[2]李云，徐偉，吳瑋.災(zāi)害監(jiān)測無人機技術(shù)應(yīng)用與研究[J].災(zāi)害學(xué)，2011，26（01）：138-143.

[3]張?zhí)i，宋會傳.無人機技術(shù)在現(xiàn)代礦山測量中的應(yīng)用探討[J].礦山測量，2010（03）.

〔編輯：李玨〕

Application of UAV Technology in Mapping Measurement

Zheng Qijian

Abstract： UAV technology for its flexibility， simple operation， etc.， are widely used in the field of surveying and mapping measurements. UAV technology brief basic content and features， detailed analysis of its application in mine surveying， urban planning， measuring and coastal topography measurement for peer reference.

Key words： UAV technology； mapping measurements； urban planning； mine surveying