無人機(jī)測量技術(shù)在地形測量方面應(yīng)用前景探究

李澤奇

（河北恒基建設(shè)工程質(zhì)量檢測有限公司，河北 石家莊 050011）

結(jié)合地形測量工作的特點(diǎn)可知，通過運(yùn)用無人機(jī)測量技術(shù)，可以明顯提高測量工作效率，幫助測量人員在短時間內(nèi)獲取更多更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，從而為城市規(guī)劃與各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供精確數(shù)據(jù)。為了確保此項(xiàng)測量技術(shù)得到良好運(yùn)用，本文深入探討了無人機(jī)測量技術(shù)在地形測量過程中的運(yùn)用要點(diǎn)。

1 無人機(jī)測量技術(shù)特點(diǎn)分析

1.在無人機(jī)先進(jìn)的傳感器設(shè)計(jì)中，可以更加精準(zhǔn)地獲取到較高分辨率的圖像，將真實(shí)的土地實(shí)況反映出來。同時，此種高分辨率可以更加完整地保留數(shù)據(jù)圖像，圖像清晰度極高。[1]另外，在無人機(jī)傳感器的作用下，可以更好地滿足地形測繪需求，為工作人員搜集對應(yīng)的數(shù)據(jù)圖像提供幫助，傳感器可以根據(jù)實(shí)際工作需求，并按照對應(yīng)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)時調(diào)整相應(yīng)的圖像比例，最終為工作人員提供準(zhǔn)確、及時的數(shù)據(jù)信息。除此之外，無人機(jī)測量技術(shù)在不斷應(yīng)用與發(fā)展中，一直處于快速更新狀態(tài)，雖然會受到一些天氣影響，但卻可以很好地抵抗其他影響因素。所以，只要天氣條件良好，無人機(jī)就可以正常開展測繪工作，從而更好地滿足地形測量工作。

2.應(yīng)用無人機(jī)測量技術(shù)可以為測量人員提供正確的地理信息數(shù)據(jù)。無人機(jī)進(jìn)行航拍測量受外部環(huán)境因素影響比較小，可以快速傳輸各項(xiàng)地理數(shù)據(jù)信息，使地形測繪數(shù)據(jù)更具時效性。同時，測量人員可以全面利用各項(xiàng)圖像，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的三維轉(zhuǎn)化，為后續(xù)的三維建模提供可靠依據(jù)。

3.應(yīng)用此項(xiàng)測量技術(shù)可以減輕測量人員的工作強(qiáng)度與壓力。采用無人機(jī)測量方式時，測量人員通過合理控制無人機(jī)，讓無人機(jī)在垂直或傾斜狀態(tài)下進(jìn)行攝影，能夠顯著減少工作人員的壓力。同時，測量人員還要合理設(shè)定無人機(jī)的飛行路線，針對各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析與控制，如果工況比較差可以暫停飛行，待工況符合飛行條件后，方可開展后續(xù)的地形測繪工作。

2 在地形測繪工作中的具體應(yīng)用

2.1 案例概況

本文主要以某項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目所在地區(qū)地形地貌比較復(fù)雜，年平均溫度為2.3 攝氏度，根據(jù)該地區(qū)1:500 大比例尺地形圖航測要求，采取無人機(jī)航拍測量技術(shù)，可以顯著提升各項(xiàng)測量數(shù)據(jù)的精確性。

2.2 航空攝影

由于考慮到測區(qū)范圍內(nèi)的地形起伏變化較大、氣候存在不穩(wěn)定性的特點(diǎn)，在此次測量過程中，通過采取無人機(jī)測量技術(shù)，獲取了更為精確的測量信息數(shù)據(jù)。本次測量運(yùn)用CW-10 無人機(jī)，采取GPS 方式，測量人員可以獲得準(zhǔn)確的外方位元素，從而順利完成建模工作。

2.3 控制測量要點(diǎn)

測量人員需要在具體的測量工作中科學(xué)布設(shè)像控點(diǎn)，綜合考慮該測區(qū)的地形條件與外部環(huán)境條件，將測區(qū)劃分成不同的網(wǎng)區(qū)。同時，需要在各個測區(qū)內(nèi)部布設(shè)平高控制點(diǎn)，確定好標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)的具體位置，以減少錯誤測量數(shù)據(jù)的發(fā)生，進(jìn)一步提升相片質(zhì)量。

在地形測量工作中，為了減小外界因素對最終測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生負(fù)面影響，測量人員不但要加強(qiáng)像控點(diǎn)布設(shè)，而且還要根據(jù)測區(qū)內(nèi)部的實(shí)際狀況合理確定高程控制點(diǎn)的具體位置，從而提高相片質(zhì)量，減少錯誤測量數(shù)據(jù)。

2.4 三角測量要點(diǎn)

所謂三角測量，主要是指運(yùn)用合理的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，針對既有的各項(xiàng)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，要減少人為干預(yù)帶來的影響，在規(guī)定時間內(nèi)順利完成定向工作。通過合理建設(shè)區(qū)域網(wǎng)，將多個模型穩(wěn)定連接，可以確保最終的數(shù)據(jù)信息得到更好的處理。[2]

與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理軟件相比，應(yīng)用此種軟件處理數(shù)據(jù)能夠明顯提升處理速度，而且精度更高，可以更好地滿足地形測繪要求，確保最終的各項(xiàng)數(shù)據(jù)更真實(shí)有效。在實(shí)際操作期間，測繪人員要根據(jù)軟件系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，科學(xué)選擇各項(xiàng)參數(shù)，并運(yùn)用區(qū)域網(wǎng)平差優(yōu)化技術(shù)，對三角測量數(shù)據(jù)成果進(jìn)行檢測。

2.5 采集數(shù)據(jù)

在此次地形測量工作中，測量人員通過運(yùn)用無人機(jī)航拍攝影測量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)數(shù)據(jù)的快速采集。為更好地提升數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)可以精確地反映出該地區(qū)的真實(shí)情況，測量人員可以采用Map Matrix 測量系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。在測量數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)，通過建立三維模型實(shí)現(xiàn)全要素采集目標(biāo)。

此外，在處理各項(xiàng)數(shù)據(jù)的過程中，測量人員還要根據(jù)三維立體模型所反映的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，綜合運(yùn)用數(shù)字正射影像制作相應(yīng)的產(chǎn)品，確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)得到良好的利用。

2.6 外業(yè)測量要點(diǎn)

和常規(guī)的測量技術(shù)相比較，無人機(jī)航拍測量技術(shù)工作效率較高，但是受外部地形條件與氣候環(huán)境的影響，設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)全面數(shù)據(jù)采集，需要測量人員進(jìn)行外業(yè)補(bǔ)測，并對最終的測繪結(jié)果進(jìn)行有效檢驗(yàn)。因?yàn)樵摐y區(qū)地形較為復(fù)雜，在測量工作中受外部環(huán)境影響較大，故測量人員針對部分隱蔽區(qū)域要采用全站儀設(shè)站進(jìn)行補(bǔ)測，利用激光測距儀或鋼尺用交會法進(jìn)行量測，進(jìn)一步提高測量數(shù)據(jù)的完整性和精度。

為了合理確定具體的補(bǔ)測區(qū)域，測量人員需要結(jié)合之前的信息圖，找到問題區(qū)域所在位置，并采用先進(jìn)的補(bǔ)測技術(shù)，提升各項(xiàng)測量數(shù)據(jù)的合理性與規(guī)范性。在數(shù)據(jù)修正的過程中，主要以內(nèi)業(yè)測圖為核心，對各項(xiàng)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，保證各項(xiàng)測量數(shù)據(jù)與地理信息更加精確。

2.7 注意事項(xiàng)

1.結(jié)合測區(qū)所在地區(qū)的實(shí)際狀況，對各項(xiàng)航拍設(shè)備進(jìn)行全方位的檢查。通過對航拍攝影設(shè)備進(jìn)行科學(xué)檢驗(yàn)，能夠避免出現(xiàn)影像變形現(xiàn)象，確保最終的航拍測量數(shù)據(jù)更為精確。

2.結(jié)合測區(qū)的實(shí)際情況，采取自動化操作模式，利用先進(jìn)的信息系統(tǒng)，對各個定向點(diǎn)進(jìn)行合理分配，在滿足測區(qū)測量精度要求的同時，減少錯誤測量數(shù)據(jù)的輸出。為了全面提升測圖質(zhì)量，工作人員需要對加密數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔處理，并及時進(jìn)行存儲，防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)遺漏現(xiàn)象。

3.通過認(rèn)真分析測區(qū)各項(xiàng)測量數(shù)據(jù)結(jié)果以及數(shù)字正射影像圖，判斷該測區(qū)總體質(zhì)量較好，經(jīng)過專業(yè)評判人員評定后，各項(xiàng)數(shù)據(jù)均合格，能夠提供給相關(guān)單位使用。

3 無人機(jī)測量技術(shù)在地形測繪工程中的應(yīng)用

3.1 海岸線地形測量

我國擁有豐富的海洋資源，海岸線長度也非常長，加強(qiáng)對海岸線的測量有助于確保我國國土資源的安全性。在開展軍事工程、海岸資源開發(fā)以及水池養(yǎng)殖等項(xiàng)目時，對海岸線地形進(jìn)行測量十分重要。傳統(tǒng)的海岸線地形測量工作，需要工作人員通過相關(guān)設(shè)備和儀器進(jìn)行測量，不僅難以提高測量工作的效率，也會消耗大量的人力與物力資源，而通過無人機(jī)遙感技術(shù)，一方面可以很好地提高海岸線地形測量工作的效率，另一方面也能夠保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.2 城市規(guī)劃測量

依托無人機(jī)測量技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠進(jìn)行海岸線地形測量以及地圖繪制工作，同時還可以對我國所有城市的地貌進(jìn)行詳細(xì)、精準(zhǔn)地測量。在開展城市規(guī)劃測量工作中，無人機(jī)測量技術(shù)具有非常大的應(yīng)用價(jià)值，這是由于城市規(guī)劃工作的開展必須建立在各種地形測量基礎(chǔ)之上，通過對無人機(jī)測量技術(shù)的運(yùn)用，能夠精準(zhǔn)、快速地測量城市各項(xiàng)地形數(shù)據(jù)，滿足城市規(guī)劃的需求。

在開展城市規(guī)劃測量工作過程中，工作人員能夠依靠無人機(jī)獲取城市的各種地形數(shù)據(jù)，同時圍繞獲取的各項(xiàng)數(shù)據(jù)來進(jìn)行城市規(guī)劃圖像的構(gòu)建，建立完善的數(shù)字化地面模型，從而為城市建設(shè)發(fā)展提供大力支持。[3]

3.3 礦山測量

進(jìn)入到新世紀(jì)之后，全球經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，由此造成了全球能源消耗的不斷提高，因此加快開發(fā)與有效使用各種礦山能源具有十分重要的意義。為了最大程度降低礦山開采對附近環(huán)境產(chǎn)生的破壞，必須加強(qiáng)對礦山的測繪與測量，確?；诳茖W(xué)合理的數(shù)據(jù)來改善礦山資源的開發(fā)效率。通過無人機(jī)測量技術(shù)的應(yīng)用，能夠準(zhǔn)確獲取各項(xiàng)數(shù)據(jù)及相關(guān)遙感影像等資料，在不破壞礦山資源的前提下，提高礦山資源的開采質(zhì)量與效率。

另外，礦山開采工作本身具有十分大的危險(xiǎn)性，當(dāng)工作人員在沒有全面掌握礦山內(nèi)部以及外部各項(xiàng)數(shù)據(jù)的背景下，就貿(mào)然開展礦山開采工作，必然會存在較大的安全隱患，可能會威脅到工作人員的生命安全。為此，在進(jìn)行礦山開采前必須對礦山開展測量工作，在傳統(tǒng)礦山測量過程中，需要工作人員攜帶專業(yè)的測量設(shè)備和儀器到現(xiàn)場進(jìn)行勘察，然而由于礦山地勢險(xiǎn)峻，一些體型較大、重量較重的測量設(shè)備和儀器無法進(jìn)入到測量現(xiàn)場，導(dǎo)致許多測量工作無法順利進(jìn)行。無人機(jī)測量技術(shù)的應(yīng)用能夠很好地解決這樣的問題，確保礦山測量工作的穩(wěn)定有序進(jìn)行。

4 結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合某測區(qū)的實(shí)際情況，全面介紹了無人機(jī)測量技術(shù)在地形測量中的具體運(yùn)用，并提出無人機(jī)測量工作中的具體注意事項(xiàng)，可以顯著提高攝影測量技術(shù)的精確性與規(guī)范性。無人機(jī)測量技術(shù)在測繪工程中發(fā)揮了重要的作用，具有擴(kuò)大測量范圍、提升地形測量安全性以及縮減測繪成本費(fèi)用的優(yōu)勢，能夠很好地應(yīng)用到海岸線測量、城市規(guī)劃測量以及礦山測量等領(lǐng)域中。在實(shí)際應(yīng)用過程中，必須緊密聯(lián)系實(shí)際施工條件，遵照施工流程及要求，完成測繪數(shù)據(jù)的歸納與分析工作，確保無人機(jī)測量技術(shù)在測繪工程中發(fā)揮更大的價(jià)值。