測繪工程中無人機(jī)攝影測量技術(shù)應(yīng)用

趙立峰

(黑龍江省林業(yè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

測繪工程中無人機(jī)攝影測量技術(shù)具有多方面的優(yōu)勢，比如：智能、專業(yè)及機(jī)械化等優(yōu)勢。和傳統(tǒng)測繪方式實(shí)行比較，實(shí)行無人機(jī)攝影測繪可到達(dá)一些不易于達(dá)到的區(qū)域，便于及時(shí)獲取精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，保證位置的準(zhǔn)確性，并提高影像圖片的清晰性。除此之外，需要明確內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理流程、外業(yè)航飛流程、像控點(diǎn)布設(shè)流程，以及補(bǔ)測流程、三角測量流程和立體編程流程等，有效發(fā)揮出無人機(jī)攝影測量技術(shù)的最大應(yīng)用價(jià)值。

1 測繪工程中無人機(jī)攝影測量技術(shù)概況

測繪工程中無人機(jī)航空攝影為新型測量手段，資金投入較少且工作效率高，在小區(qū)域、飛行有一定困難區(qū)域應(yīng)用，均能在較短時(shí)間獲得分辨率較高的影像，利于有效控制測繪外業(yè)的工作量，提升整體工作效率。經(jīng)無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)處理，可獲取≤1∶1 000比例尺數(shù)字地圖的成果，使用傾斜攝影測量技術(shù)、數(shù)據(jù)處理方式確保成果的精度。

2 測繪工程中無人機(jī)攝影測量技術(shù)應(yīng)用的重要性

無人機(jī)攝影測量和飛機(jī)比較，無人機(jī)成本更低，同時(shí)不需投入大量的人力資源支持，就可以確保航測的準(zhǔn)確度。無人機(jī)航測不容易受到天氣因素、場地起降因素所影響，對人工測量不到的區(qū)域可實(shí)行監(jiān)測[1]。除此之外，和傳統(tǒng)航測實(shí)行對比，無人機(jī)航測時(shí)效性強(qiáng)，保證能對數(shù)據(jù)存檔、拍攝時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)一，便于隨時(shí)拍照、存儲。

3 測繪工程技術(shù)發(fā)展情況和存在的問題

3.1 當(dāng)前測繪工程技術(shù)發(fā)展情況

測繪工作直接關(guān)系到工程施工質(zhì)量、施工進(jìn)度和施工安全等多個(gè)方面，因而開展測繪工作促使工程質(zhì)量及安全問題得到保證。測繪技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用在我國建筑行業(yè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)中可發(fā)揮重要的作用。隨著時(shí)代不斷發(fā)展、科學(xué)技術(shù)水平提高，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器人的運(yùn)用，為測繪技術(shù)不斷創(chuàng)新和完善打下基礎(chǔ)[2]。測繪技術(shù)研究中心會使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)，便于有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)測繪技術(shù)應(yīng)用過程中存在的不足，測繪技術(shù)能夠朝著智能化、信息化和機(jī)械化等方向轉(zhuǎn)變，確保工作的整體質(zhì)量、更好地完成測繪相關(guān)工作。

近年來，測繪工程技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r：①和傳統(tǒng)技術(shù)比較，現(xiàn)代測繪工程測繪方式發(fā)生較大變化，涉及GPS測繪技術(shù)、GIS測繪技術(shù)和RS測繪技術(shù)等，為工程測繪工作帶來了便捷，而且有助于促使測繪技術(shù)經(jīng)多元化的角度不斷完善。②現(xiàn)代測繪工程技術(shù)中，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信和衛(wèi)星等技術(shù)均屬于常用的技術(shù)手段，在確保測繪工作整體質(zhì)量的同時(shí)，能使得測繪工作正常施行[3-4]。信息技術(shù)下工作效率得以提升，在現(xiàn)代化測繪工程中使用電子信息傳輸模式，會以互聯(lián)網(wǎng)的形式作以備份和保存，利于確保信息處理工作的效率，防止發(fā)生紙質(zhì)信息傳輸所致信息傳遞錯誤問題、信息傳遞不完整問題、表達(dá)不清問題等。③隨著計(jì)算機(jī)、機(jī)器人方面技術(shù)的快速發(fā)展，有效替代了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，同時(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方向發(fā)生變化，故而有助于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

3.2 測繪工程技術(shù)中存在的問題

第一，檢查工作中存在的問題，通過專業(yè)檢查機(jī)構(gòu)完成測繪工作，主要對工作結(jié)果進(jìn)行核查，可提高測繪工作的效率。然而，在實(shí)際檢查中容易受到檢查人員素質(zhì)、檢查方式因素所影響，其中檢查人員整體素質(zhì)較低，體現(xiàn)在檢查工作無法很好地落實(shí)、工作比較表面方面，所以不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的測繪工作問題；檢查方式問題體現(xiàn)在不能滿足公開、透明的要求，因此無法秉持公平、公開及透明的基本原則開展檢測工作。趨于該種狀態(tài)下，無疑會致使測繪工作的質(zhì)量、工期受到直接影響，需返工處理[5]。

第二，機(jī)構(gòu)中存在的問題，測繪工程項(xiàng)目經(jīng)數(shù)個(gè)項(xiàng)目組合作完成，單獨(dú)通過一個(gè)機(jī)構(gòu)不能很好地完成，這就需要通過專業(yè)測繪技術(shù)人員施行，后期檢查工作時(shí)由專業(yè)檢查人員執(zhí)行。聯(lián)系實(shí)際情況來看，易于受到工作人員因素、不可抗力因素和部門溝通因素等影響，故而致使工作質(zhì)量無法提高[6-8]。

4 測繪工程中無人機(jī)攝影測量技術(shù)應(yīng)用流程研究

4.1 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理流程

無人機(jī)遙感技術(shù)主要可對數(shù)據(jù)實(shí)行處理，經(jīng)相關(guān)數(shù)據(jù)獲取影像產(chǎn)品、數(shù)字測繪產(chǎn)品，在這個(gè)過程會使用遙感技術(shù)、人工計(jì)算篩選技術(shù)處理，在第一時(shí)間剔除無關(guān)數(shù)據(jù)，從而使得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性得到保障。與此同時(shí)，無人機(jī)飛行路線確認(rèn)期間，需采集相關(guān)數(shù)據(jù)信息以便保證航線的進(jìn)度，對采集數(shù)據(jù)加以嚴(yán)格檢驗(yàn)，目的為防止發(fā)生數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確所致飛行航線偏離問題，對整體工作效率構(gòu)成不利的影響。

4.2 外業(yè)航飛流程

外業(yè)航飛為多旋翼無人機(jī)飛行平臺搭載不同鏡頭相機(jī)，實(shí)行多架航測的效果，以各種角度拍攝地面影像獲得建筑側(cè)的紋理信息，從而確保原始數(shù)碼影像的清晰度。聯(lián)系相機(jī)畸變相關(guān)參數(shù)，通過使用空三軟件匹配、平差及拼接等方式，生產(chǎn)出滿足實(shí)際需要的數(shù)字正射影像圖、數(shù)字高程模型，然后利用傾斜三維建模系統(tǒng)達(dá)到三維實(shí)景重現(xiàn)的目的[9]。野外飛行作業(yè)時(shí)要求測量人員編制相應(yīng)的計(jì)劃、確定飛行的路線，然后試飛，并針對飛行期間遇到的意外情況加以深入分析、編制相應(yīng)的預(yù)案。

4.3 像控點(diǎn)布設(shè)流程

在像控點(diǎn)布設(shè)時(shí)結(jié)合設(shè)計(jì)網(wǎng)型成圖的范圍布設(shè)像控點(diǎn)，實(shí)際布設(shè)期間秉持均勻性的原則按比例尺、地形條件，以及處理方式等加以布設(shè)，遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以各種密度布設(shè)于測區(qū)的范圍，這個(gè)過程需考慮到測區(qū)交通及地物的特征。

4.4 補(bǔ)測流程

無人機(jī)易受到科學(xué)技術(shù)發(fā)展情況所影響，無法實(shí)行各方面拍攝，容易出現(xiàn)盲區(qū)。針對于此，在分析計(jì)算時(shí)，相關(guān)工作人員需提高對測量盲點(diǎn)的重視，結(jié)合具體狀況對盲點(diǎn)部位、盲點(diǎn)產(chǎn)生原因加以研究，在這個(gè)過程中要求相關(guān)工作人員根據(jù)測量結(jié)果對測量點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)、重新測量。經(jīng)對測繪盲點(diǎn)部位的方式彌補(bǔ)上一次測繪工作中存在的問題，一些無人機(jī)不能很好地測繪時(shí)可通過人工方式重新測繪、無人機(jī)測繪盲點(diǎn)補(bǔ)測，進(jìn)而順利完成相關(guān)測繪工作[10-11]。

4.5 三角測量流程

地形、高度相對比較特殊的測繪工程能在無人機(jī)測繪時(shí)，合理運(yùn)用航空攝影的形式進(jìn)行測繪作業(yè)，在這個(gè)過程中，工作人員科學(xué)使用無人機(jī)測量技術(shù)、定位系統(tǒng)，便于將兩者有機(jī)聯(lián)系起來。聯(lián)系定位系統(tǒng)布設(shè)路線測量，可獲取相關(guān)目標(biāo)地域地貌數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)，實(shí)際測量時(shí)借助無人機(jī)的作用完成數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)記錄相關(guān)工作，科學(xué)布設(shè)測繪相片。為提高無人機(jī)身影測量質(zhì)量，要求結(jié)合具體狀況完成三角測量工作，定位系統(tǒng)傳輸?shù)孛蔡卣?、地面測量儀器測量結(jié)果，均需與無人機(jī)拍攝圖像聯(lián)系起來，使用計(jì)算機(jī)整合確保測量數(shù)據(jù)的真實(shí)、準(zhǔn)確。

4.6 立體采編流程

社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使測繪工程精度、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，要求進(jìn)行測繪地區(qū)全面測量，不但需對地形測量、地貌測量，并需要對地理環(huán)境和地質(zhì)相關(guān)信息進(jìn)行整理，使用立體采編方式測量。測量期間通過測繪人員使用計(jì)算機(jī)計(jì)算、合理設(shè)置相關(guān)參數(shù)，使得無人機(jī)測量時(shí)水平線保持穩(wěn)定的狀態(tài)。與此同時(shí)，應(yīng)在保證信息完整性之上進(jìn)行立體采編，無人機(jī)處于復(fù)雜地形測量時(shí)結(jié)合具體狀況掃描，然后施行人工設(shè)定相關(guān)參數(shù)操作，反復(fù)校對收集的數(shù)據(jù)信息作以相應(yīng)標(biāo)記處理，拆分重組的同時(shí)進(jìn)行整合，以便更好地進(jìn)行測繪工作[12-13]。

4.7 航線設(shè)計(jì)流程

無人機(jī)攝影測量初期，需認(rèn)真做好準(zhǔn)備方面的工作，聯(lián)系具體情況實(shí)行計(jì)算，確定無人機(jī)的航線，以便為順利完成測量工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，禁止無人機(jī)盲目飛行。航線選擇時(shí)要求聯(lián)系測量項(xiàng)目狀況、測量重點(diǎn)，對飛行的方向進(jìn)行測量，在這個(gè)過程結(jié)合具體情況選用速度快、航線清晰、拍攝方向路線規(guī)范的航線，同時(shí)應(yīng)考慮到避開險(xiǎn)坡、山洞及瀑布等區(qū)域能會對無人機(jī)構(gòu)成的影響。在對航線設(shè)計(jì)期間明確無人機(jī)飛行高度，可通過中心位置拍攝的方式保證拍攝清晰性、有效性，關(guān)注到航線節(jié)點(diǎn)位置，以航線為中心進(jìn)行網(wǎng)狀分布，進(jìn)而保證航線設(shè)計(jì)的可行性。

5 測繪工程中應(yīng)用無人機(jī)攝影測量技術(shù)情況探討

以某露天礦井為例，其在開采數(shù)年后逐漸形成數(shù)個(gè)采坑，面積較大在3 km2左右，實(shí)行了礦山環(huán)境恢復(fù)治理，并繪制出采礦區(qū)域高精度地形圖。區(qū)域地形比較復(fù)雜、坑深，因此人工測量風(fēng)險(xiǎn)率非常大，且無法保證工期。測量準(zhǔn)備時(shí)由專業(yè)人員對礦山狀況、四周環(huán)境，以及氣候條件和攝影面積等相關(guān)狀況加以了解和分析，然后明確無人機(jī)的類型，結(jié)合無人機(jī)性能確定航線。由于礦山地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，所以為保證測量的準(zhǔn)確性，共測量布設(shè)像控點(diǎn)8個(gè)，主要分布在測區(qū)的四周，可以對測區(qū)進(jìn)行覆蓋，必要時(shí)可考慮增加像控點(diǎn)的數(shù)量。

5.1 無人機(jī)攝影測量技術(shù)在自然災(zāi)害救援中應(yīng)用情況

社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，受到人為因素影響會對自然環(huán)境構(gòu)成破壞，影響其生態(tài)環(huán)境，比如：洪澇災(zāi)害、地震，以及泥石流等問題的發(fā)生率不斷增加。產(chǎn)生自然災(zāi)害時(shí)，要求救援部門及時(shí)獲取相關(guān)災(zāi)區(qū)信息，防止因受到自然災(zāi)害因素影響造成的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)方面的損失[14]。一般條件下，自然災(zāi)害的發(fā)生導(dǎo)致災(zāi)區(qū)、道路和通信等阻斷，救援部門無法在第一時(shí)間獲取相關(guān)信息，這就需要相關(guān)部門使用先進(jìn)無人機(jī)攝影測量相關(guān)技術(shù)處理，及時(shí)獲取災(zāi)區(qū)地形和地貌相關(guān)信息，然后傳輸于救援基地中，為更好地編制相應(yīng)的救援方案打下良好基礎(chǔ)，使得受害者的安全問題得到保障。

5.2 無人機(jī)攝影測量技術(shù)在現(xiàn)代化礦山工程中的應(yīng)用情況

礦山環(huán)境治理需要相關(guān)部門使用無人機(jī)攝影測量技術(shù)測繪，因社會各界人士比較重視礦山建設(shè)環(huán)保問題，因而應(yīng)加強(qiáng)礦山環(huán)境的治理，以便有效改善礦山生態(tài)環(huán)境[15-16]。除此之外，相關(guān)部門通過無人機(jī)攝影測量技術(shù)處理，在無人機(jī)中搭載傳感器獲取相關(guān)遙感數(shù)據(jù)后，會于第一時(shí)間傳輸至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行軟件處理、定性分析、定量分析，有助于獲取相關(guān)信息對礦山環(huán)境加以治理及恢復(fù)。

6 結(jié)語

當(dāng)前，人們對測繪工程精度要求較高，所以需作為測繪區(qū)域全面測量，及時(shí)整理地質(zhì)、地理環(huán)境方面信息，在測量期間使用計(jì)算機(jī)計(jì)算、設(shè)置相關(guān)參數(shù)，并且認(rèn)真做好數(shù)據(jù)信息相關(guān)標(biāo)記工作、使用無人機(jī)攝影測量技術(shù)。同時(shí)明確測繪工程中無人機(jī)攝影測量技術(shù)的應(yīng)用流程，比如：內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理、三角測量和立體編程等流程。