無人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪工程測(cè)量中的應(yīng)用

蘆鐘海

（江蘇省地礦局第二地質(zhì)大隊(duì)，江蘇 常州 213000）

1 測(cè)繪工程中無人機(jī)遙感測(cè)量技術(shù)的實(shí)踐意義

遙感和攝影測(cè)量是現(xiàn)階段基坑測(cè)量工程中常用的監(jiān)測(cè)技術(shù)，與傳統(tǒng)測(cè)量手段相比，在一定程度上不僅確保了測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，與此同時(shí)也保證了工程建設(shè)的安全性、穩(wěn)定性和合理性，最終為預(yù)期建設(shè)作業(yè)目標(biāo)的達(dá)成奠定了良好基礎(chǔ)。經(jīng)大量調(diào)研數(shù)據(jù)分析可知，三維遙感和近景攝影是近年來建筑企業(yè)為改善當(dāng)前地質(zhì)勘查作業(yè)現(xiàn)狀而研發(fā)的一種現(xiàn)代化技術(shù)手段，將其應(yīng)用到測(cè)繪工程監(jiān)測(cè)作業(yè)中，通過對(duì)比多維度數(shù)據(jù)顯示了細(xì)節(jié)特征，確保了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度；通過以立體角度對(duì)地質(zhì)對(duì)象實(shí)況進(jìn)行觀察，可幫助施工單位獲取作業(yè)的相關(guān)信息；通過將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也空間點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)科學(xué)化處理的基礎(chǔ)上為后期施工作業(yè)的順利開展奠定了良好基礎(chǔ)[1]。

在信息化產(chǎn)業(yè)時(shí)代背景下，無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)作為一種現(xiàn)代化測(cè)量技術(shù)手段，是以無人機(jī)為飛行平臺(tái)，以高分辨率數(shù)碼相機(jī)為傳感器，通過控制無人機(jī)來獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)遙感攝影技術(shù)相比，無人機(jī)遙感不僅改善了攝影對(duì)于天氣較強(qiáng)的依賴性，此外還簡(jiǎn)化了任務(wù)手續(xù)、降低了測(cè)繪成本、縮短了測(cè)量周期，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、維護(hù)操作簡(jiǎn)便以及低空分辨率高是其顯著優(yōu)勢(shì)，由此被廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃和項(xiàng)目建設(shè)中。就目前來看，在現(xiàn)階段無人機(jī)遙感攝影技術(shù)廣泛應(yīng)用的新市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)常態(tài)下，數(shù)據(jù)處理的高效便捷性也是低空無人機(jī)航拍攝影技術(shù)的主要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，具體而言其數(shù)據(jù)處理流程如下。（圖1）[2]。

2 無人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪工程中的實(shí)踐應(yīng)用

2.1 準(zhǔn)備相關(guān)資料來處理數(shù)據(jù)

在測(cè)繪工程監(jiān)測(cè)作業(yè)過程中，由于基坑作業(yè)的復(fù)雜度，因此為確保遙感技術(shù)應(yīng)用效益的最大化發(fā)揮，基層產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)和相關(guān)部門在具體操作過程前，需搜集和整理工程項(xiàng)目涉及的各項(xiàng)數(shù)據(jù)資料，為后期各項(xiàng)作業(yè)的順利開展奠定良好基礎(chǔ)。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，為確保數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性、科學(xué)性和有效性，相關(guān)部門工作人員再具體操作時(shí)，需做好如下工作，即一方面通過掃描各種不同類型的圖紙獲得矢量化數(shù)據(jù)，并根據(jù)具體情況完成相應(yīng)賦值；另一方面在轉(zhuǎn)化矢量數(shù)據(jù)時(shí)，工作人員需對(duì)矢量數(shù)據(jù)格式進(jìn)行統(tǒng)一化調(diào)整，由此在妥善處理投影變換和拓?fù)潢P(guān)系的基礎(chǔ)上，建立精準(zhǔn)地遙感模型[3]。

圖1 無人機(jī)數(shù)據(jù)處理工作流程

2.2 做好地質(zhì)建模提高監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度

在當(dāng)前測(cè)繪作業(yè)過程中，由于受地質(zhì)、地形的影響，遙感技術(shù)在應(yīng)用過程中其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)或多或少都將受到一定影響，而為有效解決上述問題，基層產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)和相關(guān)部門需在結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，做好地質(zhì)建模工作，以此在妥善處理監(jiān)測(cè)過程中各種問題的同時(shí)，進(jìn)一步提升工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度和可靠性，最終為三維數(shù)據(jù)庫的建立和完善奠定良好基礎(chǔ)。在測(cè)繪過程中，遙感技術(shù)在應(yīng)用過程中國會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，為此要想確保數(shù)據(jù)處理的精準(zhǔn)度，相關(guān)部門需對(duì)不同軟件進(jìn)行合理化應(yīng)用，由此在合理切換各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息格式的基礎(chǔ)上，為最終監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確獲得打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3 無人機(jī)遙感測(cè)量技術(shù)在測(cè)繪工程中的實(shí)踐應(yīng)用

3.1 無人機(jī)平臺(tái)與載荷

在信息化產(chǎn)業(yè)時(shí)代背景下，“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在提高礦山作業(yè)質(zhì)量和效率的基礎(chǔ)上，將其應(yīng)用于礦山信息采集中，從某方面而言在規(guī)避各類設(shè)備安全事故發(fā)生的同時(shí)，也極大地降低了企業(yè)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，最終為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)奠定了良好基礎(chǔ)。就目前來看，在礦區(qū)線狀地物測(cè)量中，低空無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，為預(yù)期作業(yè)目標(biāo)的達(dá)成創(chuàng)造了良好條件，與此同時(shí)與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比，低空無人機(jī)測(cè)量技術(shù)在具體應(yīng)用時(shí)，固定翼和多旋翼平臺(tái)的使用，有效地補(bǔ)充了傳統(tǒng)攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的不足，此外由于大疆無人機(jī)的卓越性能，在進(jìn)行應(yīng)用時(shí)基層產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)和相關(guān)部門需根據(jù)具體測(cè)繪作業(yè)要求，需選擇合適的平臺(tái)和載荷，以此確保測(cè)量作業(yè)的有效性。

3.2 航線設(shè)計(jì)與規(guī)劃

在低空無人機(jī)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用過程中，航線設(shè)計(jì)與規(guī)劃的科學(xué)性、合理性和有效性與否，在很大程度上對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度具有重要影響，故此在使用低空無人機(jī)測(cè)量技術(shù)時(shí)，相關(guān)部門需經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘后參照低空數(shù)字航空攝影規(guī)范確定重疊度，而后在參照礦區(qū)線狀地物的整體分布特征，對(duì)低空無人機(jī)的起落點(diǎn)和航線方向進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)，以此在確保測(cè)量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度的基礎(chǔ)上，為后期數(shù)據(jù)的合理化應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)。

3.3 輔助數(shù)據(jù)的獲取

簡(jiǎn)單來講，所謂的“輔助數(shù)據(jù)”其實(shí)就是外業(yè)工作時(shí)布設(shè)地面控制點(diǎn)和檢核點(diǎn)，在采礦作業(yè)過程中，輔助數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度與否，對(duì)采礦作業(yè)質(zhì)量和效益而言具有重要影響。在進(jìn)行輔助數(shù)據(jù)采集過程中，為保證采集作業(yè)的有效開展，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，基層產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)在使用低空無人機(jī)測(cè)量技術(shù)時(shí)，測(cè)量工作人員需在綜合考慮礦區(qū)線狀地物整體分布特征的基礎(chǔ)上，將地面控制點(diǎn)均勻布設(shè)到指定位置。

3.4 數(shù)據(jù)的處理

在低空無人機(jī)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用過程中，數(shù)據(jù)處理工作對(duì)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用成效具有直接影響，而隨著近年來測(cè)量技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，為確保信息處理的有效性和科學(xué)性，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，為從根本上提高處理質(zhì)量和處理精準(zhǔn)度，工作人員可采取運(yùn)動(dòng)回復(fù)結(jié)構(gòu)算法，并通過將其與計(jì)算機(jī)視覺與攝影測(cè)量學(xué)原理相結(jié)合，從而確保低空無人機(jī)測(cè)量技術(shù)在使用時(shí)，即使缺少相機(jī)檢校參數(shù)和飛行姿態(tài)信息，也能建立較為精準(zhǔn)的三維模型來校正數(shù)據(jù)，滿足后期工程的制圖要求。經(jīng)大量調(diào)研數(shù)據(jù)分析可知，在進(jìn)行礦山開采作業(yè)過程中，測(cè)繪數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度從某方面而言不僅與工程開采質(zhì)量和開采效率息息相關(guān)，與此同時(shí)更與國家整體發(fā)展存在一定的內(nèi)在聯(lián)系，而要想推動(dòng)國家和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，在低空無人機(jī)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用過程中對(duì)測(cè)繪制圖精準(zhǔn)度進(jìn)行系統(tǒng)化剖析是極為必要的。

3.5 測(cè)繪中的具體應(yīng)用

就目前來看，在進(jìn)行測(cè)繪工程監(jiān)測(cè)過程中，其監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括環(huán)境監(jiān)測(cè)、維護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)以及支撐結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)等，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度對(duì)于后期工程施工作業(yè)以及整體工程施工質(zhì)量和施工效益而言具有重要影響，故此為達(dá)到預(yù)期施工目標(biāo)，在應(yīng)用攝影監(jiān)測(cè)技術(shù)時(shí)相關(guān)工作人員需做好如下工作，即：

其一，合理設(shè)置監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)。在攝影監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用過程中，通過上述分析可知，基坑變形問題的存在在一定程度上對(duì)測(cè)繪質(zhì)量和監(jiān)測(cè)效率而言具有極為不利的影響，在具體應(yīng)用過程中為保證技術(shù)應(yīng)用效益的最大化發(fā)揮，基層產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)和相關(guān)主管部門工作人員需合理設(shè)置監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)。通常來講，在基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置過程中，為便于工作人員進(jìn)行監(jiān)測(cè)和拍攝，監(jiān)測(cè)點(diǎn)通常設(shè)置成一條直線，與此同時(shí)為提高測(cè)量精度，在基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)過程中，基層產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)和相關(guān)部門工作人員需將對(duì)中裝置與基準(zhǔn)點(diǎn)共同進(jìn)行埋設(shè)，并且埋設(shè)過程中的誤差值控制在0.1mm 中。除此之外，在攝影監(jiān)測(cè)技術(shù)使用過程中，為降低監(jiān)測(cè)工作人員的工作強(qiáng)度，在日常監(jiān)測(cè)時(shí)工作人員可將攝影檢測(cè)機(jī)器至于觀測(cè)墩上，而為了確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，觀測(cè)墩在進(jìn)行澆筑時(shí)，需將其設(shè)置在基坑一側(cè)，與連線近似平行處；

其二，合理設(shè)置變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置過程中，其位置設(shè)置的科學(xué)性、合理性與否，在很大程度上對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果的精準(zhǔn)度具有重要影響，而近年來隨著測(cè)繪作業(yè)量的持續(xù)增加，為提高檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度，變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)在設(shè)置時(shí)，除了保證監(jiān)測(cè)點(diǎn)在同一直線以及均勻分部外，也可以采用強(qiáng)制對(duì)中墩提高測(cè)量精度。除此之外，在進(jìn)行變形點(diǎn)監(jiān)測(cè)設(shè)置過程中，為了確保設(shè)置的合理化、科學(xué)性，監(jiān)測(cè)部門的工作人員在將覘板安裝在變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)后，在拍照前先采用TCA2003 瞄準(zhǔn)棱鏡，保證攝影基線不變的情況下，然后在分析移動(dòng)量，得到監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平位移，以此來保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)語

簡(jiǎn)而言之，測(cè)繪工程作為建筑工程的基礎(chǔ)工程，近年來伴隨項(xiàng)目工程規(guī)模和數(shù)量的持續(xù)增加，如何確保基坑作業(yè)落實(shí)到位，是現(xiàn)階段推動(dòng)國家可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略基礎(chǔ)，而測(cè)繪作業(yè)的有序開展，更能為后期工程整體施工的順利開展提供重要參考依照，為預(yù)期施工作業(yè)目標(biāo)的達(dá)成奠定了良好基礎(chǔ)。