無人機遙感技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

楊 奎

（貴州安禾土地資源開發(fā)有限公司，貴州 貴陽 551400）

在科技水平快速發(fā)展的背景下，測繪工程也得到了快速進步，尤其是無人機遙感技術(shù)的革新成效是非常矚目的。而無人機遙感技術(shù)主要是指利用無人駕駛飛行設(shè)備，融合定位技術(shù)、通訊技術(shù)等，從而對指定空間各類信息完成精準(zhǔn)、全面測量?？梢哉f，無人機遙感技術(shù)應(yīng)用于相關(guān)測繪工程測量中，不僅可以極大節(jié)約人力、物力、時間等資源的投入成本，還能提高測繪結(jié)果的精確度與有效性。然而，不可忽視的是，該技術(shù)在使用過程中依然存在一定的局限，如容易受外界因素的干擾、測繪數(shù)據(jù)處理功能須待優(yōu)化等。本文將簡單分析無人機遙感測繪技術(shù)的基本定義及其優(yōu)缺點，并分層淺談無人機遙感技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用方法[1]。

1 無人機遙感測繪技術(shù)的概念

無人機遙感技術(shù)是集先進的無人駕駛飛行器技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、遙測遙控技術(shù)、通訊技術(shù)、GPS差分定位技術(shù)和遙感應(yīng)用技術(shù)為一體的新型應(yīng)用技術(shù)。通過將無人機搭載數(shù)碼相機、多光譜成像儀、三維激光掃描儀等設(shè)備，可執(zhí)行多目標(biāo)任務(wù)。具有實時化、高分辨率、靈活機動、高性價比等優(yōu)勢。無人機遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境保護、水利、自然災(zāi)害監(jiān)測與評估、測繪等領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用數(shù)據(jù)，并實施有效解譯，形成河湖岸線監(jiān)測管理成果。

2 無人機遙感技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

無人機測量系統(tǒng)作為無人機技術(shù)的重點，主要由其搭載的軟件和硬件系統(tǒng)兩部分組成。其中硬件系統(tǒng)是整個無人機技術(shù)的核心支撐體系，主要涵蓋了無人機的空中飛行系統(tǒng)和其負(fù)載的監(jiān)控系統(tǒng)。整個硬件系統(tǒng)在測繪作業(yè)開展的過程中起到了至關(guān)重要的作用，是無人機在勘測過程中能夠獲取穩(wěn)定數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。在施行野外勘測工作時，工作人員可以通過無人機實時監(jiān)測現(xiàn)場的數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)無人機實時反饋結(jié)果及時動態(tài)調(diào)控項目的測量方案。軟件系統(tǒng)用于支撐無人機在測量過程中進行航線設(shè)計，以及在航行過程中各項影因素的分析處理以及無人機監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果的儲存工作[2]。

在實地開展地形測量的過程中，借助各項現(xiàn)代化技手段輔助測量，可以得到更加精確的測量結(jié)果。一方面，可以將無人機飛控技術(shù)和遙感傳感器相結(jié)合，使得測量人員在開展野外工作的過程中實現(xiàn)對設(shè)備的智能化操作，不僅保障了無人機在空中的正常運行，更有助于工作人員更加觀地獲取測量信息，提升測量效率。

3 無人機遙感在測繪工程中的優(yōu)勢

3.1 工程測量的檢測率高

運用低空無人機遙感技術(shù)開展工程測量工作，其主要是利用了無人機靈活性和輕便性的特性，能夠快速并準(zhǔn)確地獲取測區(qū)范圍的影像數(shù)據(jù)。與此同時，低空無人機對降落場地以及降落方式的要求不高，在測量作業(yè)中占據(jù)非常大的優(yōu)勢。由于使用無人機開展的是低空作業(yè)，其獲取的影像信息分辨率普遍較高，使得高分辨率影像、實景三維模型等數(shù)據(jù)成果在多個領(lǐng)域都有獨特的優(yōu)勢及應(yīng)用。由于無人機不需要專業(yè)的起降場地，操作簡單靈活，作業(yè)成本相對較低，使得利用低空無人機進行測繪作業(yè)極大地節(jié)省了人力資源和空間資源，有效節(jié)約了整個測量工作的成本。

3.2 無人機遙感技術(shù)數(shù)據(jù)機動性強

保障了的數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性。如在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后的第一時間，可針對災(zāi)害區(qū)域開展應(yīng)急測繪，使用無人機遙感技術(shù)快速獲取災(zāi)害區(qū)域的地理信息數(shù)據(jù)，爭分奪秒生產(chǎn)測繪數(shù)據(jù)，為后續(xù)救援等工作提供第一手資料。

現(xiàn)階段，我國無人機遙感技術(shù)在發(fā)揮著其多種突出優(yōu)勢時，也避免不了存在一些不足之處：①無人機飛行平穩(wěn)度較低[3]。無人機自身質(zhì)地非常輕，在上升到一定高度時機體就會受到高空氣流的影響，從而影響無人機飛行穩(wěn)定性，這直接導(dǎo)致了拍攝出來的影像圖片分辨率也較低。②傳感器控制完善性有待提升。傳統(tǒng)無人機受到技術(shù)上的限制和要求，因此使用的傳感器控制精確度相對較低，導(dǎo)致檢測精準(zhǔn)性降低，難以滿足大比例尺測繪要求。③無人機遙感技術(shù)過于依賴通訊系統(tǒng)，其高效監(jiān)測的基礎(chǔ)則取決于技術(shù)人員操作水平，之后通過傳感器來傳達信息。因此無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用及控制主要依賴于通訊系統(tǒng)，這也是很多安全事故發(fā)生的主要原因。

3.3 作業(yè)區(qū)域環(huán)境分析

在開展測繪工作之前，需先對測量作業(yè)區(qū)域進行實地踏勘，分析測量區(qū)域的地貌特征，包括河網(wǎng)分布、山體高度、建筑物高度等，為航高和航線的規(guī)劃做好準(zhǔn)備，并可事先收集測量地區(qū)的控制點、各種比例尺地形圖等已有測量資料，并結(jié)合這些測量資料選擇合適的起降場地、設(shè)計合理的航飛路線。

3.4 相控點布設(shè)

測量過程中，無人機的相控點布設(shè)為地形測繪的精度提供了有力保障。在分區(qū)航攝范圍內(nèi)，一般會均勻布設(shè)相點，相控點一般選擇航攝范圍內(nèi)的邊角點以及中心點，可有效提升航攝成果的精度。近年來POS輔助差分技術(shù)的出現(xiàn)，使得僅需少量的相控點即可滿足測圖的精度要求，極大減輕了相控點的布設(shè)工作，提升了低空無人機航攝的作業(yè)效率。

3.5 低空作業(yè)中無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用

無人機遙感技術(shù)由于受到無人機機身影響，在一些較高海拔山區(qū)、平原地區(qū)的惡劣天氣下起降有著一定困難。因此，為了更好地發(fā)揮出無人機遙感技術(shù)測繪能力，可以采取低空航拍方法，從而快速、高效的獲取到相關(guān)數(shù)據(jù)資料。目前，我國無人飛艇低空航測系統(tǒng)已經(jīng)研發(fā)成功，并得到了廣泛應(yīng)用[4]。這種無人機遙感技術(shù)采用了創(chuàng)新和優(yōu)化自穩(wěn)定、自檢校功能的低空數(shù)碼相機系統(tǒng)，并利用特殊設(shè)計下的檢校軟件和相片重疊關(guān)系，從而極大降低了輕薄機身變形導(dǎo)致的測量誤差。與傳統(tǒng)測繪技術(shù)相比，這種無人飛艇低空測量技術(shù)采用了專業(yè)的自動化數(shù)據(jù)處理軟件，在不斷提高測量自動化水平基礎(chǔ)上，同時改善了影像數(shù)據(jù)處理分辨度和清晰度。

需要注意的是，確保工程測繪質(zhì)量，全面做好工程變形監(jiān)測工作，必須重視細化監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)項目，細化監(jiān)測指標(biāo)。此外，無人機遙感測繪系統(tǒng)所配置的GPS技術(shù)能夠與測繪工程實體進行有機連接，對施工環(huán)境實施全方位測量，如果建筑工程出現(xiàn)了變更，就可以運用GPS技術(shù)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)以幫助工程管理人員調(diào)整施工方案。另一方面，要借助GPS技術(shù)根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)環(huán)境、溫度與濕度制定最佳施工方案，如果施工環(huán)境發(fā)生變化，特別是出現(xiàn)溫度與適度變化，就必須立刻采取應(yīng)對策略。測繪工程管理人員應(yīng)借助GPS技術(shù)搜集氣象信息，判斷外在天氣因素對混凝土結(jié)構(gòu)層的影響，并根據(jù)所接收的信息內(nèi)容調(diào)整施工方案。如果外在施工環(huán)境溫度偏低，就要提醒施工技術(shù)人員控制好混凝土的入模溫度，選用隔離保溫材料制作而成的模具[5]。

4 無人機遙感技術(shù)在測繪工程中的具體應(yīng)用

4.1 獲取測繪影像資料

在測量工作的開展過程中，相關(guān)部門需要根據(jù)測繪實際情況，將無人機遙感技術(shù)應(yīng)用其中，為了實現(xiàn)無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用預(yù)期效果，提高工程測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，技術(shù)人員需要在測量區(qū)域地形、地貌的基礎(chǔ)上，根據(jù)實際情況合理地設(shè)計飛行平臺、線路等，在設(shè)計完成后進行飛行試驗工作，確保設(shè)備平臺選擇和利用過程的合理性和科學(xué)性，以便獲取、搜集和利用各項測繪影像資料。在實際測量過程中，為了及時、有效地獲取更多影像資料，技術(shù)人員需要將無人機遙感技術(shù)進行應(yīng)用，從根本上減少影像資料配置問題，并根據(jù)實際情況應(yīng)用三角測量技術(shù)，避免出現(xiàn)拍攝漏洞。除此之外，在測量工作開展過程中，技術(shù)人員需要利用無人機遙感技術(shù)，調(diào)整飛行姿態(tài)，利用拍攝補償方式最大限度地確保拍攝畫面滿足影像處理標(biāo)準(zhǔn)，提高測量工程測繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和真實性[6]。

4.2 處理測量數(shù)據(jù)

運用低空無人機遙感進行地形測繪，最核心的部分為測量精度的控制，以便保證測量數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確。為了實現(xiàn)這一測量要求，無人機的飛控技術(shù)已經(jīng)從人工控制逐漸過渡為智能自動化控制。在當(dāng)前的實際測量中，較多的是運用半自動化的控制系統(tǒng)開展無人機航線控制，以此來有效地進行無人機的測量航線控制。這樣不僅可以在測量中減少人工成本，還可以在測量中避免出現(xiàn)人工操控失誤的情況，當(dāng)無人機偏離航線的時候，智能化系統(tǒng)可以自動給予警告提示，并將無人機航線進行自動糾正。不僅如此，智能化系統(tǒng)還可以通過計算機網(wǎng)絡(luò)將無人機攝影結(jié)果進行智能建模，并配合各項參數(shù)指標(biāo)實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)與結(jié)果的實時轉(zhuǎn)換。

5 測繪工程中無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用實例

無人機技術(shù)在測繪行業(yè)的發(fā)展中最初被應(yīng)用到了引起救援工作中，比如玉樹地震，汶川地震以及舟山泥石流等自然災(zāi)害中，無人機可以準(zhǔn)確及時的掌握災(zāi)區(qū)種的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而有效增強后期災(zāi)后重建工作部署工作的可行性，同時在應(yīng)對突發(fā)性的應(yīng)急救援事件的過程中，傳統(tǒng)技術(shù)的運用只能借助常規(guī)化的方式來制作地形圖，不能達到預(yù)期的效果，因此，不僅花費的時間比較長，而且也難以做到實時監(jiān)控。比如，汶川地震在山區(qū)，這一區(qū)域的環(huán)境相對復(fù)雜，通過使用載人遙感系統(tǒng)以及遙感技術(shù)也很難及時掌握再去地面的實際情況，因此需要運用航空遙感系統(tǒng)以及無人機來得到準(zhǔn)確的信息，這樣一來才能夠為災(zāi)后動態(tài)監(jiān)測工作的有序落實以及災(zāi)區(qū)災(zāi)情的調(diào)查工作奠定良好的基礎(chǔ)，合理運用該項技術(shù)，還能夠?qū)Φ卣鹬械姆课莸顾闆r以及道路情況的了解提供便利，由此可見，該項技術(shù)在災(zāi)區(qū)重建工作中具有非常重要的意義。

此外，將無人機技術(shù)應(yīng)用于實際測繪測量工作中，不僅能夠提升救援工作的效率，幫助技術(shù)人員了解在校情況，掌握災(zāi)情的狀況以及變化規(guī)律，同時，將該項技術(shù)應(yīng)用到洪澇災(zāi)害等應(yīng)急救援工作中，能夠?qū)?zāi)害帶來的各項損失更好地予以評估，并且還能夠幫助技術(shù)工作者準(zhǔn)確掌握水深以及水位等具體情況，立足于相關(guān)數(shù)據(jù)對不同地區(qū)的地形災(zāi)害進行分析。將無人機技術(shù)應(yīng)用到新時期的測繪工作中，能夠借助其精度較高以及更加高效的優(yōu)勢，對各項測繪數(shù)據(jù)以及測繪信息進行處理。與此同時，無人機技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代化社會中，能夠為很多領(lǐng)域的工作提供更加準(zhǔn)確的信息支持，以此來有效提升工作效率。

6 結(jié)語

綜上所述，全面優(yōu)化無人機遙感技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用方案，綜上所述，無人機遙感技術(shù)應(yīng)用于工程測繪測量作業(yè)中，不僅是工程建設(shè)的順利開展的有效保障，也是現(xiàn)代測繪技術(shù)發(fā)展進步的重要表現(xiàn)，能充分滿足現(xiàn)代測繪高效、實時的要求。在無人機遙感技術(shù)應(yīng)用于各方面背景下，應(yīng)促使使得更多的工程單位了解并掌握這項優(yōu)秀技術(shù)，從而推動無人機遙感技術(shù)朝著更成熟方向發(fā)展。