無人機遙感技術(shù)在測繪工程測量中的運用

楊毛毛

【摘要】在各項新型技術(shù)的支持下，我國測繪工程近年來得到了快速發(fā)展，不僅提高了測繪效率，還確保了測繪結(jié)果的精確性。尤其是無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用，其實現(xiàn)了定位技術(shù)與通訊技術(shù)的有效融合，可以完成制定空間各類信息的精準(zhǔn)、全面測量，在測繪工程中的應(yīng)用優(yōu)勢顯著。為確保無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢得以有效發(fā)揮，首先需要掌握其特點，然后根據(jù)測繪工程測量工作實際需求，確定應(yīng)用方向與方法，通過對各個節(jié)點的控制，來滿足行業(yè)發(fā)展需求。

【關(guān)鍵詞】無人機遙感技術(shù);測繪工程;測量

測繪工程測量具有非常強的專業(yè)性與綜合性特點，測量對象包括了地表各種地物、地貌以及地下地質(zhì)構(gòu)造、水文、礦藏等，面對的測繪環(huán)境差異巨大，因此對測繪技術(shù)有著十分嚴(yán)格的要求。在專業(yè)技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展的過程中，測繪工程測量技術(shù)已經(jīng)由傳統(tǒng)的測繪模式發(fā)展成信息化測繪，測繪技術(shù)具有更強的適應(yīng)性，且測繪精度大幅度提高。無人機遙感技術(shù)在測繪工程測量中的應(yīng)用，可以對待測量區(qū)域進行全方位勘測，滿足工程建設(shè)的各種信息數(shù)據(jù)需求。目前無人機遙感技術(shù)在測繪工程測量中應(yīng)用已經(jīng)取得了良好的效果，但同時也存在一定的局限性，還需要結(jié)合實際情況來對技術(shù)做更為深入的研究分析，爭取將其所具有的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。

1、測繪工程測量分析

測繪工程即通過測量空間、大地等各種信息，且繪制出相應(yīng)信息的地形圖。在大型工程建設(shè)前，均需要對現(xiàn)場進行測量并繪制地形圖，同時與相關(guān)資料進行聯(lián)系，作為工程投資決策制定的依據(jù)，為工程建設(shè)規(guī)劃設(shè)計提供支持。一般來講測繪測量是被應(yīng)用到工程建設(shè)的整個過程中，對保證工程按照設(shè)計施工具有重要作用。并且，待工程建設(shè)完畢后依然需要進行竣工測量，確認(rèn)所有環(huán)節(jié)均與設(shè)計一致，達到與預(yù)期效果相同的施工質(zhì)量。為滿足時代發(fā)展的需求，測繪工程測量工作的開展必須要加強對專業(yè)技術(shù)的研究，推動傳統(tǒng)測繪模式的轉(zhuǎn)變，爭取通過高新技術(shù)的支持，來做到高效率、高質(zhì)量以及高精度的測量，為工程建設(shè)提供可靠支持[1]。目前我國測繪工程測量工作已經(jīng)實現(xiàn)了信息化測繪，測繪精度大幅度提升。尤其是在無人機遙感測繪技術(shù)的支持下，可以更大程度上做到區(qū)域內(nèi)全方位測繪測量，獲取更加全面、詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息。無人機遙感技術(shù)在測繪工程測量中的應(yīng)用優(yōu)勢越來越明顯，但是在技術(shù)上依然存在部分缺陷，包括容易受外界因素干擾、測量數(shù)據(jù)處理功能不足等，還需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上做更進一步的研究分析，爭取可以為測試工程提供更加有效的支持，滿足社會發(fā)展基本需求。

2、無人機遙感技術(shù)特點

2.1監(jiān)測范圍廣

作為測繪工程測量的關(guān)鍵技術(shù)之一，為更好的適應(yīng)時代發(fā)展需求，滿足工程建設(shè)對測繪測量數(shù)據(jù)的要求，無人機遙感技術(shù)也在不斷的創(chuàng)新，比較明顯的就是監(jiān)測的范圍更加廣泛，并且在持續(xù)不斷的擴大。對于小范圍的物體檢測來講，無人機遙感技術(shù)已經(jīng)足以滿足測繪測量要求，可獲得比較優(yōu)化的監(jiān)測結(jié)果，并且測量范圍具有非常高的可伸縮性與可控性[2]。在測繪工程測量中，可通過三維的形式來展現(xiàn)被測區(qū)域，為測繪測量工作人員提供更加直觀的監(jiān)測方法，提高檢監(jiān)測綜合效果。

2.2檢測率高效

應(yīng)用無人機遙感技術(shù)進行測繪工程測量，可以有效保障較高的檢測率，尤其是針對部分緊急的測量內(nèi)容，相比傳統(tǒng)測量模式無人機遙感技術(shù)的效率更高，各種不良連鎖反應(yīng)的發(fā)生率更低，保證整個測繪測量過程的規(guī)范性與高效性，提高測量結(jié)果的全面性和準(zhǔn)確性，滿足緊急事件應(yīng)對要求[3]。另外，在遇到狹小、不方便進去區(qū)域的測繪測量，通過無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)廣闊地理空間的監(jiān)測，提高測繪測量的適應(yīng)性，確保監(jiān)測結(jié)果與當(dāng)?shù)貙嶋H情況更加符合。并且，基于無人機遙感技術(shù)的三維仿真模擬技術(shù)，可以進一步提升監(jiān)測畫面的直觀效果。

2.3數(shù)據(jù)處理快

無人機遙感技術(shù)配備了架高分辨率的數(shù)碼轉(zhuǎn)換器以及數(shù)據(jù)處理器，這樣就確保測繪工程測量到的數(shù)據(jù)信息具有更高的分辨率，目前無人機拍攝的影片分辨率可以達到0.1～0.5m范圍。并且在數(shù)據(jù)處理器的支持下，可以對無人機拍攝采集到的圖片轉(zhuǎn)換成人們所需的數(shù)據(jù)，并將處理結(jié)果反饋給控制端[4]。無人機遙感技術(shù)在對目標(biāo)區(qū)域測繪測量時，除了信息數(shù)據(jù)的處理效率和分辨能力突出外，還可以更大程度上保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為測繪工程提供更加可靠的支持。

3、無人機遙感技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

無人機技術(shù)日益成熟，各個國家對其的重視度在不斷的提高，現(xiàn)在該項技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到多個領(lǐng)域中，且獲得了良好的應(yīng)用效果。各項性能越來越完善的無人飛行器逐漸向國外高端市場出口，對不同領(lǐng)域的應(yīng)用具有較高的適應(yīng)性。其中，低空遙感技術(shù)是一種相對新型的遙感技術(shù)，對無人機裝配航空攝影機，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)現(xiàn)場實際情況的勘測，并通過IMU/GPS自動導(dǎo)航，可以滿足1000m內(nèi)低空遙感測量，在實際應(yīng)用中突出了其所具有的高效率、高靈活性、高準(zhǔn)確率以及低成本等多個方面的優(yōu)勢，確保全面準(zhǔn)確的獲取地理信息數(shù)據(jù)[5]。無人機遙感技術(shù)在測繪工程測量作業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)勢明顯，足以應(yīng)對應(yīng)急救災(zāi)、市政建設(shè)、突發(fā)事件處理、地質(zhì)勘查、國土資源勘測、礦山監(jiān)測以及環(huán)境污染治理等多方面的應(yīng)用需求。

但是從專業(yè)角度分析，無人機遙感技術(shù)在實際測繪中的應(yīng)用依然存在諸多不足，可以從以下幾個方面分析：第一，鑒于無人機體型以及重量較小的特點，除了必備的系統(tǒng)之外，基本上不會安裝配置其他的物品。重量小、體型輕便可以說是無人機的優(yōu)勢，但同時也存在一定缺陷，尤其是在高空開展區(qū)域監(jiān)測時，高空氣流將會對無人機的運行產(chǎn)生一定影響，情況嚴(yán)重的甚至?xí)斐蔁o人機的損壞[6]。無人機受氣流影響運行不穩(wěn)定，所采集到的信息數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度以及清晰度無法保證。第二，受技術(shù)限制普通的無人機所安裝的傳感器精度并不高，這就導(dǎo)致測量采集的圖像或影像信息精度不夠，無法作為高精度測繪工程項目的數(shù)據(jù)支持，只會造成時間精力的浪費。第三，基于無人機的測繪測量，需要通過專業(yè)人員的操控，控制無人機的運行狀態(tài)。這不僅對無人機計算機技術(shù)和GPS定位系統(tǒng)具有較高的依賴性，并且在很大程度上還會受操控人員技能水平的影響。

4、無人機遙感技術(shù)應(yīng)用要點

4.1科學(xué)設(shè)置測量網(wǎng)

科學(xué)設(shè)置測量網(wǎng)，保證測量網(wǎng)具有較高精度，目前所應(yīng)用的無人機遙感技術(shù)可以將測量精度控制到毫米，測繪信息精確度更高。無人機遙感測繪系統(tǒng)配置的GPS技術(shù)分為靜態(tài)差分技術(shù)與動態(tài)差分技術(shù)兩種，對于靜態(tài)差分技術(shù)的應(yīng)用，可以建立基站對測繪測量數(shù)據(jù)進行分析，確保定位的準(zhǔn)確性;動態(tài)差分技術(shù)屬于載波相位差技術(shù)，可以完成坐標(biāo)的準(zhǔn)確定位[7]。另外，如果在工程建設(shè)過程中遇到地基開裂或梁體結(jié)構(gòu)變形等問題，通過應(yīng)用無人機遙感技術(shù)來設(shè)置測量網(wǎng)，通過對工程結(jié)果實際狀態(tài)的全方位監(jiān)測，可以更加及時的發(fā)現(xiàn)問題，且無人機系統(tǒng)配置的GPS技術(shù)可及時將相關(guān)問題上報給控制中心，確保問題能夠及時得到解決。

并且，無人機遙感技術(shù)在應(yīng)用時，系統(tǒng)內(nèi)配置的GPS技術(shù)可以實現(xiàn)與測繪工程實體的有機連接，以此來完成工程施工現(xiàn)場的全面監(jiān)測，當(dāng)工程出現(xiàn)施工變更情況后，可以基于GPS技術(shù)的監(jiān)測信息為施工方案的調(diào)整提供數(shù)據(jù)支持。通過GPS技術(shù)的支持，可以對工程當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)、溫度以及濕度等條件進行有效監(jiān)測，然后將其用作為施工方案編制的指導(dǎo)依據(jù)，尤其是某一方面或多方面條件發(fā)生變動后，可及時做出相應(yīng)調(diào)整，提高施工方案的科學(xué)性與可行性。在應(yīng)用無人機遙感技術(shù)進行測繪工程測量時，工作人員需要合理利用GPS技術(shù)對工程當(dāng)?shù)貧庀笮畔⑦M行收集，并通過對數(shù)據(jù)信息的分析，確認(rèn)此方面因素是否會對工程建設(shè)產(chǎn)生干擾，及時對施工方案做出調(diào)整[8]。

4.2 GPS測繪技術(shù)應(yīng)用

在外業(yè)測繪中GPS技術(shù)也起到了重要作用，通過其可以對工程施工現(xiàn)場各施工點進行準(zhǔn)確定位，提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。在工程正式測量前，需要對現(xiàn)場做系統(tǒng)的勘察，合理確定關(guān)鍵測量點位置，并做好標(biāo)記，為后續(xù)的測繪測量工作做好準(zhǔn)備[9]。另外，需要按照要求將無線GPS設(shè)備安裝就位，提高天線基座的穩(wěn)定性，保證信號接收無異常，對工程施工現(xiàn)場做全方位監(jiān)測。

4.3各項技術(shù)有效融合

無人機遙感技術(shù)在測繪工程測量中應(yīng)用，可以得到精確度和清晰度較高的測量信息，切實滿足測繪需求。例如在水利工程建設(shè)中的應(yīng)用，通過無人機遙感技術(shù)可有效確定施工基礎(chǔ)點，且各點進行交會，形成一種網(wǎng)狀的測繪結(jié)果，確保每個網(wǎng)格內(nèi)的數(shù)據(jù)均具有較高的精確度。而在面對現(xiàn)場條件復(fù)雜的測繪區(qū)域時，可以將無人機遙感技術(shù)與信息技術(shù)進行結(jié)合，通過計算機軟件的合理應(yīng)用，制作與現(xiàn)場一致的三維模型，在此基礎(chǔ)上來收集各重要信息，并做進一步的數(shù)據(jù)分析，繪制出完整的圖紙[10]。并且，通過與信息技術(shù)的融合，還可以實現(xiàn)測繪測量數(shù)據(jù)的共享，提高數(shù)據(jù)信息的利用率。測繪測量數(shù)據(jù)信息的可靠性與精確性可以說是衡量所用測繪技術(shù)方法有效性的重要指標(biāo)，一般對于較大范圍的測繪區(qū)域，應(yīng)重視GPS技術(shù)的應(yīng)用，建立CORS站，實時采集測繪區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)信息，為圖紙的繪制提供數(shù)據(jù)支持，并且在發(fā)現(xiàn)問題后更便于修改調(diào)整。

5、無人機遙感技術(shù)應(yīng)用注意事項

5.1拍攝影像資料

無人機遙感技術(shù)在測繪工程測量中的應(yīng)用越來越成熟，逐漸積累了一定的經(jīng)驗，可以作為后續(xù)工程測繪測量的指導(dǎo)依據(jù)。一般在正式測繪測量前，需要由經(jīng)驗豐富的專業(yè)人員就本次內(nèi)容做全面且詳細(xì)的分析討論，根據(jù)現(xiàn)場實際情況規(guī)劃出合理科學(xué)的飛行路線，且要提前對無人機進行試飛，盡量排除各方面帶來的干擾，確?？梢耘臄z到清晰準(zhǔn)確的影像資料。對待測繪區(qū)域的地形以及氣候條件等進行綜合判斷，合理選擇飛行平臺進行試飛，比較后確定最適合測繪區(qū)域的飛行平臺，為正式測繪測量打好基礎(chǔ)。無人機在飛行過程中像幅不大，但是旋偏角較大，相比傳統(tǒng)獲取影像資料的方法，無人機測繪具有一定差異。為保證影像資料拍攝的高質(zhì)量，達到工程測繪標(biāo)準(zhǔn)，可以提前根據(jù)無人機拍攝特點，在空中對其進行定位。需要安排操作經(jīng)驗豐富且技能水平較高的專人負(fù)責(zé)，根據(jù)空中拍攝要求，完成對無人機的操控。影像資料在獲取的過程中，受個人技術(shù)影響較大，如果無人機操作失誤，導(dǎo)致影像資料不完整，甚至與實際情況相差甚遠(yuǎn)，必定會影響到測繪結(jié)果的準(zhǔn)確性?，F(xiàn)在很多測繪工程測量均需要應(yīng)用的三角測量拍攝技術(shù)，可以良好的保證了測繪區(qū)域的全面性?；蛘呤菓?yīng)用轉(zhuǎn)彎緩沖等技術(shù)作為支持，也能夠保證影像資料的質(zhì)量符合專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

5.2測繪信息采集

通過無人機遙感技術(shù)的支持來實現(xiàn)測繪工程測量數(shù)據(jù)信息的采集，是現(xiàn)在比較常用的一種方法，但是嚴(yán)格來講其并非全自動化，還需要人工支持。以目前的技術(shù)水平來講，并不能夠完全確定采集到的測繪信息符合應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，還需要采取人工篩查的方式作為補充，將所有不合格的信息全部剔除，只保留合格的信息，作為測繪測量的最終結(jié)果。無人機遙感技術(shù)與人工作業(yè)的有效結(jié)合，可以保障測繪信息及時可靠的傳輸給控制端，作為后續(xù)規(guī)劃設(shè)計的依據(jù)。完成測繪區(qū)域信息的采集后，還要進行無人機單一模式定向操作，對所得數(shù)據(jù)做進一步的分析，以此來判斷無人機航行路線是否與設(shè)定一致，如果偏差超出允許范圍則需要重新判斷測繪數(shù)據(jù)的可用性。只有通過路線驗證無誤的無人機對應(yīng)的測繪數(shù)據(jù)信息才能夠使用，確保測繪影像、圖像信息的精準(zhǔn)性。

在面對不同的采集對象時，無人機遙感技術(shù)所適用的方法存在一定差異，最為常見的就是手動采集以及自動化加密。應(yīng)用手動采集的方式測繪測量，即基于無人機遙感技術(shù)來將記錄到的測繪信息反饋給控制端，然后由專人按照要求標(biāo)準(zhǔn)有目的性以及有針對性的對所有測繪信息進行檢閱和挑選，將有用達標(biāo)的信息提取出來。而自動化加密是無人機的一種保護信息安全的機制，直接被涉及到無人機的內(nèi)置系統(tǒng)內(nèi)。正常情況下，無人機完成測繪測量后獲得的數(shù)據(jù)信息，并不會實時傳輸給控制端，則是先存儲到系統(tǒng)內(nèi)，最后通過權(quán)限驗證后做統(tǒng)一傳輸。在這種情況下，就可以避免其他人竊取無人機所獲得的測繪信息，提高測繪信息的安全性。

5.3測繪信息處理

以往在進行測繪工程測量時，數(shù)據(jù)采集以及圖像排列為規(guī)則排列方式，無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用則產(chǎn)生了較大的差異。因為無人機測繪測量過程中并不是按照直線的方式飛行，而是需要根據(jù)地勢地形特點做出相應(yīng)角度的調(diào)整，確保測繪信息的完整性與精確性。但是在無人機轉(zhuǎn)變方向的階段，所拍攝到的圖像就會產(chǎn)生重影，無法直接作為測繪信息使用，還需要做進一步的處理。一般是選擇將數(shù)碼相機安裝在無人機上，但是并不固定鏡頭角度，以自動變焦鏡頭為宜。當(dāng)無人機需要做俯沖或其他轉(zhuǎn)變角度的動作時，自動變焦鏡頭可以跟著轉(zhuǎn)動，有效的避免了拍攝圖像重影的問題。并且，所應(yīng)用的自動變焦鏡頭可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況對拍攝參數(shù)以及焦距做出自動調(diào)整，足以滿足各種飛行條件，即便是高速飛行狀態(tài)下，同樣能夠保證所拍攝圖像的清晰度與精準(zhǔn)度，可以達到測繪要求。

5.4低空作業(yè)要求

面對不同測繪區(qū)域時，需要綜合現(xiàn)場各種條件確定測繪測量方法，并確定無人機遙感測繪測量的注意要點，以免受到外部因素的干擾，保證測繪測量結(jié)果的可靠性。一般對于地形或氣候條件比較復(fù)雜的區(qū)域，并不適合采取高空飛行拍攝的方法，而是應(yīng)控制無人機采取低空作業(yè)的方式，確保拍攝圖像與影像的清晰度。并且，如果面對的是城建工程測量，也更適宜選擇無人機低空作業(yè)，盡量避免其他建筑工程對測繪工程區(qū)域帶來的干擾，通過靈活規(guī)劃和操控，確保獲得測繪區(qū)域精確的測量數(shù)據(jù)。

結(jié)語：

為進一步提高無人機遙感技術(shù)在測繪工程測量中的應(yīng)用效率，首先需要確定無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，分析其在實際應(yīng)用中的應(yīng)用要點要求，且要注意對各干擾因素的有效控制，通過對各注意事項的有效控制，來保證測繪測量數(shù)據(jù)的精確性與可靠性，滿足工程建設(shè)需求。

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