論無人機(jī)遙感技術(shù)在測繪工程測量中的應(yīng)用

文/裴文文 洛陽城市建設(shè)勘察設(shè)計院有限公司 河南洛陽 471000

論無人機(jī)遙感技術(shù)在測繪工程測量中的應(yīng)用

文/裴文文 洛陽城市建設(shè)勘察設(shè)計院有限公司 河南洛陽 471000

文章主要分析了無人機(jī)遙感技術(shù)在測繪工程測量中應(yīng)用的問題，在闡述了無人機(jī)遙感技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，指出了將其應(yīng)用到測繪工程測量工作中的重要性，并提出了一系列具體的應(yīng)用措施，希望能夠為測繪工程測量有關(guān)人員提供參考。

無人機(jī)；遙感測繪；優(yōu)勢；應(yīng)用

1、無人機(jī)遙感技術(shù)目前的發(fā)展?fàn)顩r

當(dāng)前全世界有32個國家正在研制超過300種無人飛行器，41個國家正在使用近100 種無人飛行器。世界許多國家正在建立民用無人機(jī)產(chǎn)業(yè)，并推動其廣泛應(yīng)用，而中國無人機(jī)產(chǎn)業(yè)也取得了很大進(jìn)展，產(chǎn)品已經(jīng)開始出口到國外高端市場。專家指出，隨著無人機(jī)裝備的發(fā)展和服務(wù)隊伍的建設(shè)，我國已能夠利用無人機(jī)為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)，無人機(jī)發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入社會應(yīng)用的新時期。低空遙感技術(shù)是近年來在遙感技術(shù)基礎(chǔ)上迅速發(fā)展起來的地理信息數(shù)據(jù)快速獲取技術(shù)，該技術(shù)利用無人飛機(jī)平臺搭載航空數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行航空攝影，采用imu/gps技術(shù)進(jìn)行自動導(dǎo)航，在1000米以下進(jìn)行低空作業(yè)，具有機(jī)動靈活、高效快速、精細(xì)準(zhǔn)確、可云下攝影等特點。無人機(jī)遙感技術(shù)已經(jīng)成為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會發(fā)展、應(yīng)急救災(zāi)、突發(fā)事件處置、數(shù)字城市建設(shè)、國土資源調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害、礦山監(jiān)測、環(huán)境變化監(jiān)測、工程設(shè)計等一系列國家重大需求的重要技術(shù)。近幾年，這項技術(shù)在我國得到了快速發(fā)展和應(yīng)用，積累了豐富的技術(shù)資源。

2、無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

作為一種新型的技術(shù)，無人機(jī)遙感技術(shù)在應(yīng)用過程中具有極大的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在監(jiān)測效率高、監(jiān)測尺度大、處理速度快以及周期性服務(wù)效果好等方面，文章本部分主要針對上述幾方面優(yōu)勢進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

2.1 監(jiān)測效率高

對于遙感技術(shù)而言，保證監(jiān)測效率十分重要。如發(fā)生緊急事件，監(jiān)測效率低必定會延誤事件的解決時間，甚至?xí)斐蓸O其嚴(yán)重的不良影響。無人機(jī)遙感技術(shù)的主要優(yōu)勢在于監(jiān)測效率高，因此利用這一技術(shù)對緊急事件進(jìn)行處理，必定能夠達(dá)到提高處理效率、改善處理效果的目的。將其應(yīng)用到測繪工程的測量過程中，也能夠使測量效率得到保證。

2.2 監(jiān)測尺度大

想要使監(jiān)測效果達(dá)到更好，僅僅保證其能夠監(jiān)測到大范圍內(nèi)的物體是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，當(dāng)前的無人機(jī)遙感技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對小范圍的物體的監(jiān)測。上述目標(biāo)的實現(xiàn)使得無人機(jī)遙感技術(shù)的監(jiān)測尺度得到了極大程度的擴(kuò)大，反應(yīng)到測繪工程的測量過程中，必定能夠使測量范圍的伸縮性以及可控性得到增強(qiáng)。除此之外，在無人機(jī)遙感技術(shù)下，目標(biāo)地區(qū)的實際情況還能夠以三維的形式反映在相應(yīng)器械當(dāng)中，這對于直觀度的提高十分有利。

2.3 信息處理速度快

在對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測的過程中，無人機(jī)遙感技術(shù)對目標(biāo)區(qū)域各方面信息的處理速度十分快。較高的處理速度以及分辨力為信息采集效率的提高提供了保證，對于測繪工程而言具有極大的應(yīng)用價值。

2.4 與其他系統(tǒng)結(jié)合程度高

單一的遙感技術(shù)的應(yīng)用很容易出現(xiàn)漏洞，對于無人機(jī)遙感技術(shù)而言同樣如此，為了保證遙感技術(shù)運用的有效性，將不同的遙感系統(tǒng)相結(jié)合能夠起到取長補短的效果，因此也就能夠解決不同系統(tǒng)存在的問題。無人機(jī)遙感技術(shù)與其他系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)充分的結(jié)合，其應(yīng)用效果也就能夠得到更好的保證和更大的使用空間。

3、無人機(jī)遙感技術(shù)在測繪工程測量過程中的具體應(yīng)用

鑒于無人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)勢，將其應(yīng)用到測繪工程測量過程中，對于測量范圍的擴(kuò)大、測量效率的提高以及準(zhǔn)確度的保證均能夠起到重要的推動作用，對此，筆者主要針對這一技術(shù)在測繪工程測量工作中的具體應(yīng)用手段進(jìn)行了分析：

(1) 在山高、起降條件差、云層低，應(yīng)用常規(guī)航空攝影較為困難的地區(qū)，引進(jìn)低空無人機(jī)航攝系統(tǒng)，一方面可快速、高效地獲取高精度航空影像，極大地提高測繪成果的現(xiàn)勢性，大幅度提高測繪應(yīng)急保障服務(wù)能力；另一方面獲取的高精度影像經(jīng)快速處理后可廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、城市變化監(jiān)測、重大工程項目、應(yīng)急救災(zāi)、國土資源遙感監(jiān)測、資源開發(fā)、農(nóng)林監(jiān)測與估產(chǎn)、新農(nóng)村和小城鎮(zhèn)建設(shè)等方面，對促進(jìn)我國城市建設(shè)和提升社會管理效率將發(fā)揮重要作用?！暗涂諢o人飛行器航測遙感系統(tǒng)”的發(fā)展和推廣對測繪行業(yè)發(fā)展十分重要，是解決測繪成果現(xiàn)勢性的迫切需要，是提高測繪應(yīng)急服務(wù)保障能力的迫切需要，是構(gòu)建數(shù)字中國、建設(shè)數(shù)字城市的迫切需求?！暗涂諢o人飛行器航測遙感系統(tǒng)”具有靈活機(jī)動，高效快速，精細(xì)準(zhǔn)確，安全可靠，又省錢節(jié)約，應(yīng)用廣泛的優(yōu)勢，應(yīng)用范圍廣、作用大，國家測繪局要給予大力支持，在全國各省測繪隊伍中進(jìn)行全面推廣。同時，研發(fā)單位要加大研發(fā)力度、按需研發(fā)，建立起完善的無人機(jī)服務(wù)體系，解決運行維護(hù)、售后服務(wù)、技術(shù)培訓(xùn)、技術(shù)更新等問題，建立起完整的“低空無人飛行器航測遙感系統(tǒng)”。

（2）“無人飛艇低空航測系統(tǒng)”項目成功研制出適用于低空安全獲取高分辨率、高清晰度影像的“無人飛艇低空航測系統(tǒng)”技術(shù)產(chǎn)品，可滿足大比例尺測圖要求。研制成功具有自檢校、自穩(wěn)定功能的組合特寬角低空數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)，利用特殊設(shè)計的像片重疊關(guān)系和檢校軟件，有效糾正因輕薄機(jī)械形變引起的誤差。創(chuàng)造性地提出了利用邊緣視場補償相機(jī)姿態(tài)角偏旋提高精度的方法，以替代三軸云臺，從而大大減輕了成像系統(tǒng)的整體重量，適應(yīng)了無人飛行器低空航測的需要。同時，項目研發(fā)的map-at/cs軟件，整體自動化水平高，特別適合于處理無人飛行器低空航攝影像。

（3）“中測系列無人機(jī)測繪遙感系統(tǒng)”項目研制出的“垂直尾”、“倒桅尾”、“雙發(fā)”三種型號的無人機(jī)測繪遙感系統(tǒng)具有機(jī)動性強(qiáng)、適用性強(qiáng)、運行成本低的特點，是應(yīng)急測繪、新農(nóng)村建設(shè)測繪等應(yīng)用所急需的新型測繪技術(shù)裝備。其研制的中測“雙發(fā)”型無人機(jī)測繪遙感系統(tǒng)實現(xiàn)了雪域高原歷史上首次無人機(jī)航測，開創(chuàng)了青藏高原地區(qū)的無人機(jī)測繪遙感技術(shù)應(yīng)用先河。同時，創(chuàng)新性地在國內(nèi)首次實現(xiàn)了無人機(jī)測繪遙感系統(tǒng)基于gps導(dǎo)航控制的定點曝光攝影以及飛控系統(tǒng)控制的自動旋偏修正技術(shù)，采用了經(jīng)高精度幾何檢校標(biāo)定的小型數(shù)字相機(jī)，航攝成果能滿足大比例尺測圖。通過鑒定的兩個項目的多款產(chǎn)品已在應(yīng)急測繪、小城鎮(zhèn)新等國家重大工程進(jìn)行了實際生產(chǎn)作業(yè)，取得了良好的效益。

4、進(jìn)行無人機(jī)測繪中產(chǎn)生的問題

執(zhí)行測繪測量和實施動態(tài)監(jiān)測的無人機(jī)，雖然具有操作靈活、控制簡便的特點，但是飛行作業(yè)的時間往往較長，尤其是在執(zhí)行大范圍遙感作業(yè)時，對無人機(jī)本身的續(xù)航能力提出了極高要求。除此之外，人們對于無人機(jī)探測功能的要求逐漸增多，例如在信息采集過程中，從原來的圖像拍攝向視頻錄制轉(zhuǎn)變等。為了實現(xiàn)這些新型功能，需要在無人機(jī)上搭載更多的設(shè)備，增加了污染源的飛行負(fù)荷。因此，如何盡可能的提高無人機(jī)續(xù)航能力，成為當(dāng)前決定無人機(jī)遙感測繪測量的主要因素。

4.1 無人機(jī)飛行姿態(tài)和傳感器的控制需提高

由于傳統(tǒng)的無人機(jī)受到一些技術(shù)要求的限制，是不能搭載一些精度比較高的傳感器。這對相關(guān)測量工作開展是有很大影響的，使用這種設(shè)備是不能獲取一些高精度的形象或者說不能達(dá)到大比尺地形的測量圖的繪制要求。所以說，對于新的測繪要求來說，需要研發(fā)相關(guān)的適合無人機(jī)搭載的一種傳感器。另外，在進(jìn)行無人機(jī)的航拍測量工作時，如何對無人機(jī)進(jìn)行操控以使得能夠按照預(yù)先設(shè)定的一些航電、重桑度進(jìn)行測量，滿足相關(guān)的技術(shù)要求。

4.2 起降以及抗風(fēng)性能需提高

進(jìn)行測繪的領(lǐng)域主要是在一些地形、自然環(huán)境比較惡劣的山地叢林地區(qū)，所以相關(guān)的無人機(jī)的起降性能應(yīng)該比較好，對于很多需要進(jìn)行滑降的大型無人機(jī)來講，如果現(xiàn)實環(huán)境是不能夠滿足起降條件的這樣勢必會導(dǎo)致對于無人機(jī)的損壞，甚至說找不到能夠支撐大型無人機(jī)起飛條件場地和地點；如果在進(jìn)行測量時選擇一些小型的無人機(jī)，這樣就會對測量產(chǎn)生很多的不利因素，比如說小型無人機(jī)的飛行高度比較低，受風(fēng)力的影響比較大等因素會對測量結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生很大的影響。一般情況來看，提高無人機(jī)抗風(fēng)性能的最佳途徑就是增加無人機(jī)的自身重量，如果進(jìn)行無人機(jī)的設(shè)計時過多的追求無人機(jī)的重量就會導(dǎo)致現(xiàn)場的起降環(huán)境不能達(dá)標(biāo)。而且，在進(jìn)行相關(guān)的測量工作時，小型號的無人機(jī)所獲取的有關(guān)的遙感影像是沒有航拍坐標(biāo)，這樣也極大的降低了影像的準(zhǔn)確度，這樣就不得不采取人工補點的方式進(jìn)行測量控制。

結(jié)語：

綜上，無人機(jī)遙感技術(shù)屬于當(dāng)前一種新型的技術(shù)，這一技術(shù)不僅具有監(jiān)測效率高的優(yōu)勢，同時在監(jiān)測的尺度方面也能夠得到保證。將其應(yīng)用到測繪工程測量工作中，對于測量準(zhǔn)確度的提高能夠起到較大的支撐性作用，對此，有關(guān)人員必須加以重視。

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[2]江建飛,徐文瑞.航拍公司有了新的航拍手段的選擇,8000萬像素航拍數(shù)碼相機(jī)杭州造[DB/OL].2013(6):114～116.

[3]錢尊巖,霍美華.低空無人機(jī)遙感在油田測量中的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(華東),2012(7):164～165.

裴文文，男，漢，籍貫：河南洛陽，現(xiàn)任職稱：助理工程師，學(xué)歷：大專。