無人機在高職院校測量中的應用探究

馬玉秀 寧夏葡萄酒與防沙治沙職業(yè)技術學院

引言：測量工作是一項復雜的工程作業(yè)，且傳統(tǒng)的測量方法已經無法滿足測繪工程的要求。比如，飛機航拍技術受到飛行場地以起飛高度等影響無法廣泛用于多種項目的測量作業(yè)中，而無人機技術則彌補了這些不足。本文以寧夏葡萄酒與防沙治沙職業(yè)技術學院為例，對無人機在高職院校測量中的應用探究進行詳細分析。

1 學院位置概況

1.1 地形地貌

寧夏葡萄酒與防沙治沙職業(yè)技術學院位于寧夏回族自治區(qū)境內的永寧縣，該地區(qū)地形地貌復雜多樣，從大體上看主要分為銀川平原和山地兩種類型，而銀川平原又包括著賀蘭山前洪積傾斜平原和黃河沖積平原。永寧縣的地理位置比較特殊，東邊緊靠黃河，西邊與賀蘭山相鄰，呈西高東低狀，由西南向東北傾斜，下面將對該地區(qū)的地向地貌進行詳細分析：（1）

賀蘭山地。該地形分布在永寧縣的西北部，從北向南依次向南北延伸，南部為陡峭的山區(qū)，海拔較高。（2）洪積扇地。由于永寧縣西側與賀蘭山相鄰，受沖積作用再加上風蝕等外界因素影響易形成扇地地形，土壤肥沃，水源充足，適宜放牧。（3）河老階地。由于地殼運動等影響，洪積扇地以東一直到黃河沖擊平原間都會受到黃河變遷的影響變成河老階地。（4）風沙地形。永寧縣南北差異較大，北部沙丘起伏，沙漠化嚴重易形成風沙地形。

1.2 氣候情況

從地理角度來看，永寧縣屬于中溫帶干旱氣候區(qū)，季節(jié)溫度變化明顯。一般來說，該地區(qū)的年均溫在9°C左右，夏季的時候溫度較高，大多維持在20°C以上，如果以10°C為界來計算積溫的話，得到的數(shù)值為3245.6°C，由此可見其具有較高的積溫有效性。永寧縣日照時間長，年太陽總輻射量較大，溫度和光照基本上還是比較適合農作物生長的。永寧縣的溫差較大，氣候年較差大概在32°C上下，日膠差在14°C上下。由于其氣候干旱，所以年降水量低，降水分配不均勻。該地區(qū)還會出現(xiàn)沙塵暴，每年的4月和5月是沙塵暴的多發(fā)期。此外，永寧縣春冬刮東北風或者西北風，夏季刮東南風。

2 無人機測量的優(yōu)勢 （如圖1）

圖1 無人機測量與傳統(tǒng)測量圖

2.1 精準度高

近些年來，數(shù)碼相機更新的速度越來越快，其分辨率控制在0.1m左右，而無人機設備就需要安裝高清的數(shù)碼相機用于獲取航拍圖片。技術人員將獲取的圖片經過專業(yè)的處理和加工，可以將準確的數(shù)字信息模型按照嚴格的要求（表1無人機平面誤差限差）推算出來使測量結果更加精確，然后繪制為直觀的圖像以供研究借鑒。

表 1平面中誤差限差要求

2.2 應用靈活

無人機的飛行高度和飛行里程能夠實現(xiàn)人為控制，對同一測量區(qū)域也可進行多次航測，在每次航測的過程中可以相應的調整飛行高度，獲取實時數(shù)據(jù)然后技術人員采用科學的方法對數(shù)據(jù)進行分析。如果測量項目類型多樣，我們還可以對無人機發(fā)出相關的要求指令，使其按規(guī)定進行航測，順利完成任務。

2.3 費用較低

無人機的動力系統(tǒng)是以汽油為主要燃料的，且所需的數(shù)量不多，所以成本較低，適合進行大規(guī)模的測量作業(yè)。無人機操作方法簡單易學且起降要求低，平常的公路就能夠進行起降。所以，無論耗用的燃料還是構成的硬件設備，無人機都屬于一門費用較低的高新技術。

3 無人機測量中的關鍵技術

3.1 無人機飛行控制技術（無人機飛行控制技術主要內容如圖 2所示）

圖 2飛行控制包括的主要內容

(1) 飛行姿態(tài)控制。操作人員可以在無人機飛行的過程中實時獲取陀螺儀反饋的信息，然后利用科學的計算方法將信息進行輸出，按照要求不斷調整該機器飛行的姿態(tài)。

(2) 飛行位置控制。該技術主要是通過傳感器來獲取無人機飛行的速度及位置信息。

(3) 飛行高度控制。這項技術主要包括無人機的飛行高度和攀升速度兩項內容。

3.2 無線傳輸技術

無人機測量的主要工作就是將航拍到的信息傳輸?shù)降孛婵刂频挠嬎銠C中，對于一些時效要求不太嚴格的數(shù)據(jù)可以暫時儲存在機器中，而要求較高的數(shù)據(jù)必須實現(xiàn)實時傳輸，從而達到對無人機更準確的控制。

3.3 攝影測量技術

就目前情況而言，無人機設備上的攝影測量技術都是經過數(shù)碼相機來實現(xiàn)的，數(shù)碼相機的分辨率很大程度上決定了航拍圖像的質量，直接影響測量作業(yè)能否順利進行。除此之外，要想從根本上提高測量的精度以便獲取準確的影像信息，需要我們將傳感器和多維度技術結合起來進行拍攝。

3.4 航跡規(guī)劃技術

航跡規(guī)劃技術就是指按照規(guī)定的航拍要求找到合適的起點和終點，從而得到一條最佳航拍軌跡，同時這也是無人機技術的一項重大突破。在具體的航拍過程中，我們應當對測量區(qū)域的環(huán)境和存在的各種不確定因素進行具體分析找到符合條件的飛行航線，對飛行距離、飛行高度以及轉彎半徑等進行嚴格的把控，使其滿足規(guī)定的相關要求。

4 無人機在高職院校測量中的方法

在對寧夏葡萄酒與防沙治沙職業(yè)技術學院進行測量的過程中，需要采用科學的方法，以保證測量結果的準確性。下面，筆者將對無人機在高職院校測量過程中的方法進行詳細的介紹。

4.1 模擬法

在對高職院校進行測量的過程中，要結合幾何反轉的原理，借助繪圖儀等工具進行空中三角測量工作。在測量工作進行之前，應當確定好一條航線作為樣本，截取具有代表性的相片來利用測圖儀定向，然后確定相應的立體模型，并將其按照順序連接起來，使之成為航線性模型，最后需要將航線模型視作一個不可分割的整體來實現(xiàn)絕對定向。

4.2 解析法

解析法主要利用測量區(qū)域影像之間存在的的坐標解析關系來完成空中三角測量工作。不過這需要建立攝影測量網，進行平差計算等工作。目前，我們可以采用三種方法進行建網，主要是航帶法、光線束法以及獨立模型法，這三種方法具有同樣的優(yōu)勢即應用在一條航帶上面，也可以將多條航帶形成區(qū)域后進行空中三角測量。

4.3 獨立模型法

我們可以將一條航帶內相鄰的航拍影像構成單模型看做一個“剛體單元”，所謂剛體單元就是不能進行修改的一個獨立單元模型。各個獨立的單元模型都是可以用解析法和繪圖儀來進行空中三角測量的，然后將測量的結果運用到計算平差的過程中。獨立模型中的任何一個模型只能進行平移或者旋轉，不能進行數(shù)值的變化，然后確定加密點和控制點的坐標使相鄰模型間兩個特殊點的坐標相同，以減少測量工作中的計算量。

結語：綜上所述，無人機技術具有準確度高、應用靈活和費用較低等諸多優(yōu)點在測量領域得到了廣泛應用。同時，與傳統(tǒng)的測量技術相比，它也彌補了其航拍過程中的不足，使測量結果更加準確科學。我們應當根據(jù)時代的發(fā)展潮流不斷對無人機技術進行改善和革新，從而促進我國繪測事業(yè)快速發(fā)展。