探討工程測量測繪中無人機(jī)航拍技術(shù)要點(diǎn)

桑超杰

【摘要】本文對無人機(jī)航拍系統(tǒng)的組成部分進(jìn)行介紹，并且簡要列舉工程測量測繪中無人機(jī)航拍技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用方向，進(jìn)而指出此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】工程測量測繪;無人機(jī);航拍技術(shù)

伴隨無人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，將其與工程測量測繪相結(jié)合，已經(jīng)受到了全世界的重視。此項(xiàng)技術(shù)能夠使工程測量測繪的精準(zhǔn)度得到有效提升，將更可靠的數(shù)據(jù)來源提供給工作人員。

1、無人機(jī)航拍系統(tǒng)的組成部分

1.1遙感信息處理系統(tǒng)

在無人機(jī)的航拍系統(tǒng)當(dāng)中，遙感信息處理系統(tǒng)占據(jù)著極其重要的地位[1]。無人機(jī)航拍系統(tǒng)的核心任務(wù)，便是對圖像信息進(jìn)行采集。然而需要注意的是，大部分初始圖像信息屬于雜亂無章、毫無價值的圖像信息，這就需要以某些手段及時處理圖像，而遙感圖像處理便可以被充分應(yīng)用到上述工作中，其關(guān)鍵任務(wù)便是標(biāo)注圖像中的數(shù)據(jù)。除此之外，還要應(yīng)用空中三角測量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)三倍加密，進(jìn)而構(gòu)建出三維模型，最終生成所需的影像。三維建模系統(tǒng)也屬于遙感信息處理系統(tǒng)中的重要成分，其關(guān)鍵作用便是將具體影像數(shù)字模型構(gòu)建出來，并且借助建模軟件對原始數(shù)據(jù)加以分析，計(jì)算出最終結(jié)果后設(shè)計(jì)出最合理的方式。

1.2遙感信息采集系統(tǒng)

信息采集屬于無人機(jī)航拍系統(tǒng)的工作核心，而信息采集運(yùn)行最關(guān)鍵的媒介，即無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)，其重要內(nèi)容為借助定位導(dǎo)航系統(tǒng)自動抵達(dá)指定區(qū)域，在此過程中，有關(guān)人員便需要借助先進(jìn)的信息技術(shù)對無人機(jī)陀螺以及加速度計(jì)等的實(shí)際工作狀況，以信息方式傳遞給工作人員，進(jìn)而對無人機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀況加以了解，實(shí)現(xiàn)人為操控?zé)o人機(jī)，確保其能夠及時到達(dá)待測地區(qū)。與此同時，地面監(jiān)控系統(tǒng)對于無人機(jī)的日常工作開展也提供了一些幫助。在通常情況下，無人機(jī)航拍功能的實(shí)現(xiàn)，主要取決于IMU/GPS技術(shù)，其決定了導(dǎo)航航空攝影能否得以順利進(jìn)行。一般來說，攝影師拍下來的畫面應(yīng)當(dāng)在第一時間被傳送至地面相關(guān)系統(tǒng)中，以便攝影師可以對自身拍攝情況加以評價、判斷，進(jìn)而在第一時間對所拍攝畫面進(jìn)行調(diào)整，而此時便需要地面監(jiān)控系統(tǒng)的及時配合。在此系統(tǒng)當(dāng)中，重點(diǎn)包含計(jì)算機(jī)、天線以及監(jiān)測軟件等。地面人員借助此系統(tǒng)監(jiān)測航拍狀況，并且還可以借助該系統(tǒng)把有關(guān)信息及時傳送至對應(yīng)的計(jì)算機(jī)當(dāng)中，確保分析以及處理等工作得以順利進(jìn)行，最終提升有關(guān)工作人員的工作質(zhì)量和效率。

2、工程測量測繪中無人機(jī)航拍技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

2.1測量土石方

無人機(jī)在飛行時高度固定，有關(guān)人員可以通過計(jì)算高度得到相應(yīng)的軌跡，對此軌跡加以研究，便能夠?qū)⒏叱讨低扑愠鰜?，進(jìn)而借助三維軟件將土石方的量計(jì)算出來[2]。

如工程中，待測區(qū)約80000㎡，周邊電磁干擾不多，地勢開闊平坦。測量人員設(shè)置的飛行參數(shù)為：地面采樣率2.467cm，地面控制點(diǎn)3個，飛行高度90m，旁向重疊率和航向重疊率均為80%。經(jīng)過測試可知，高程誤差僅為0.032m，其水平誤差不到0.05m，誤差均為厘米級別，最終測量精度與建筑工程1：500的土方測量標(biāo)準(zhǔn)相符。

2.2確定測量范圍以及規(guī)劃航線

在通常情況下，無人機(jī)的飛行極限時長為1h，去除掉無人機(jī)的起飛、降落消耗，使得其最有效的拍攝時間大約是50min。所以，有關(guān)人員需要對無人機(jī)拍攝的時間進(jìn)行嚴(yán)格把控，從而避免由于能源不充足引發(fā)墜機(jī)事件。因此，需要有關(guān)人員對拍攝的航線進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，從而使拍攝的效率得到有效提升。另外，為了確保無人機(jī)可以完整地完成航空測量，還應(yīng)對待測區(qū)域全景測繪進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃。有關(guān)人員需要結(jié)合具體狀況，以“鳥瞰”的模式將待測區(qū)域進(jìn)行劃分，使其成為兩側(cè)等距的長條形，隨后在區(qū)域中四角設(shè)置相應(yīng)標(biāo)志，進(jìn)而按照無人機(jī)續(xù)航能力、飛行速度設(shè)計(jì)合理的航拍流程，進(jìn)而使有關(guān)任務(wù)得以準(zhǔn)確落實(shí)。

2.3測繪地形圖

有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)按照實(shí)際需求，對無人機(jī)在工作狀態(tài)中的尺寸比例、拍攝相機(jī)的重疊率、分辨率等展開標(biāo)準(zhǔn)控制。當(dāng)圖片成像之后，還應(yīng)當(dāng)對圖像展開矢量化處理，隨后經(jīng)由具體比對對其正確性加以控制，最終以此為基礎(chǔ)對所有測繪、坐標(biāo)加以確定。

3、工程測量測繪中無人機(jī)航拍技術(shù)的要點(diǎn)

3.1應(yīng)用于特殊環(huán)境

（1）高原區(qū)域：此處空氣密度較小，無人機(jī)旋翼亟需更高轉(zhuǎn)速保持升力，然而卻會導(dǎo)致耗電速度加快。有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)對無人機(jī)電池情況進(jìn)行全程監(jiān)控，避免其墜落。

（2）低溫環(huán)境：無人機(jī)若想在此條件下開展工作，便需要提前更換減振柱或者減振橡膠，從而最大限度地降低此環(huán)境為航拍質(zhì)量帶來的不良影響。同時，在此環(huán)境當(dāng)中，無人機(jī)鋰電池也會受到影響，即隨著溫度的下降，電池化學(xué)活性會隨之下降，一旦溫度更低，便會導(dǎo)致電池放電能力急劇下降。所以，有關(guān)人員為了避免出現(xiàn)無人機(jī)墜毀事件，應(yīng)當(dāng)在操作時于低空進(jìn)行懸停，并保持超過1min，以便對其在此環(huán)境下的表現(xiàn)狀況進(jìn)行了解，進(jìn)而對其飛行計(jì)劃進(jìn)行合理調(diào)整。

3.2申報(bào)無人機(jī)航拍

政府有關(guān)部門針對無人機(jī)航拍出臺了相應(yīng)法律法規(guī)，加之無人機(jī)在航拍過程中自身飛行的特點(diǎn)，使得此項(xiàng)工作申報(bào)流程較為特殊。有關(guān)法律法規(guī)中指出，無人機(jī)屬于無人駕駛的一種航空器，其使用、操作必須嚴(yán)格遵循航空規(guī)定展開，同時也需要操作人員具備相應(yīng)的操作執(zhí)照。

與此同時，有關(guān)人員在使用、操作無人機(jī)前，應(yīng)該提前對飛行空域進(jìn)行申報(bào)，并且于正式飛行前15h向相關(guān)部門申報(bào)此次飛行的具體計(jì)劃，通常申報(bào)之后的3h內(nèi)便能夠收到回復(fù)。為了進(jìn)一步確認(rèn)，飛行前有關(guān)人員還應(yīng)當(dāng)打電話核實(shí)一遍。

3.3穩(wěn)定航拍的畫質(zhì)

區(qū)別于消費(fèi)型無人機(jī)，航拍型無人機(jī)對于拍攝畫質(zhì)有著極高的要求。需要注意的是，并非僅僅拍攝出高分辨率圖像即可，相關(guān)工作要求無人機(jī)應(yīng)當(dāng)長時間、持續(xù)性地拍攝目標(biāo)物，有著很高的拍攝要求，同時對于拍攝距離以及拍攝角度也有著特定要求;此外對于畫面防抖以及目標(biāo)凝視的標(biāo)準(zhǔn)也很高。這就要求有關(guān)人員應(yīng)該將穩(wěn)定的平臺（例如陀螺儀穩(wěn)定測距儀）安裝在無人機(jī)上。無人機(jī)對于陀螺儀的穩(wěn)定性、靈活性有一定要求，因此，通常都會使用集成度高且重量小微機(jī)電陀螺組件。這主要是因?yàn)樵撛O(shè)備擁有對平臺角速以及角度加以檢測的功能，隨后還可以把信息及時反饋至平臺的驅(qū)動電機(jī)，如此便能使飛行器姿態(tài)改變的影響被控制在最低，并且確保該平臺上攝像機(jī)擁有較穩(wěn)定的視軸。

如果外部風(fēng)力較大，為了保證畫質(zhì)，有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)積極應(yīng)用并掌握云臺。無人機(jī)在抗風(fēng)時會旋轉(zhuǎn)或者傾斜，使攝像頭角度改變、畫質(zhì)降低。運(yùn)用云臺后，便能將以上問題有效解決，同時還應(yīng)搭配合適的減振橡膠、減震墊。

結(jié)論：

總體而言，無人機(jī)航拍技術(shù)尚屬于一類全新的技術(shù)，其應(yīng)用價值和應(yīng)用優(yōu)勢都很大。因此，有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)對此技術(shù)展開更深層次的研究和開發(fā)，多與他國有關(guān)人員增加合作以及經(jīng)驗(yàn)交流。將此技術(shù)應(yīng)用到工程測量測繪，可為此領(lǐng)域帶來極大便利，有關(guān)人員必須對此予以高度重視。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈海光.無人機(jī)航拍技術(shù)在地質(zhì)工程測量測繪中的應(yīng)用探析[J].世界有色金屬，2017（12）：48-49.