無人機(jī)遙感測繪在工程測繪領(lǐng)域的應(yīng)用

馮曉濱

（廣東省國土資源測繪院，廣東廣州 510500）

無人機(jī)遙感技術(shù)是一種結(jié)合無人機(jī)駕駛飛行器技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、通信技術(shù)及GPS差分定位技術(shù)的現(xiàn)代化應(yīng)用技術(shù)，可完成自然環(huán)境和工程地質(zhì)地形等空間遙感信息的智能化、專業(yè)性測量。隨著無人機(jī)遙感技術(shù)的快速發(fā)展，在工程測繪領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，在影像獲取、數(shù)據(jù)處理方面均明顯優(yōu)于以往使用的測繪技術(shù)，因此，進(jìn)一步明確無人機(jī)遙感測繪在工程測繪領(lǐng)域的應(yīng)用要點(diǎn)及策略尤為關(guān)鍵。

1 無人機(jī)遙感測繪技術(shù)在工程測繪領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢

無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢十分顯著，可提升工程測繪的效率與質(zhì)量，已成為工程測繪領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

（1）監(jiān)測范圍更廣泛。

與傳統(tǒng)無人駕駛飛行技術(shù)相比，無人機(jī)駕駛飛行技術(shù)不易受到其他因素的影響，可完成任何高度空間上的拍攝工作，在一些惡劣環(huán)境中也可實(shí)現(xiàn)飛行，獲得精準(zhǔn)的影像數(shù)據(jù)。除此之外，借助無人機(jī)遙感技術(shù)可直接完成一些特殊區(qū)域的測量工作，包括沙漠地區(qū)、草原、沼澤等，可提升工程測量的經(jīng)濟(jì)性。

（2）監(jiān)測效率更高。

通過使用無人機(jī)遙感測繪技術(shù)，可快速且準(zhǔn)確獲取到監(jiān)測區(qū)域需要的影像數(shù)據(jù)，并在短時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)傳輸、整理、分析，可提升數(shù)據(jù)傳輸速度、影像清晰度。

近年來，無人機(jī)遙感測量技術(shù)廣泛應(yīng)用于水工環(huán)測量、地震災(zāi)害防治及洪水災(zāi)害的治理工作中，具有較高的實(shí)用性、適用性。

（3）操作流程簡單快捷。

目前某公司推出的無人機(jī)型號均可實(shí)現(xiàn)線路規(guī)劃、任務(wù)分析和自動(dòng)返航等功能，在執(zhí)行任務(wù)過程中可根據(jù)實(shí)際情況自行決策，具備更強(qiáng)大的自主決策能力，操作流程更簡單快捷，專業(yè)性較強(qiáng)[1]。

（4）系統(tǒng)兼容性強(qiáng)大。

無人機(jī)遙感技術(shù)整合了現(xiàn)階段較多的先進(jìn)技術(shù)，多種技術(shù)可優(yōu)勢互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)無人遙感測繪技術(shù)的優(yōu)勢。以硬件設(shè)備為例，遙感操作系統(tǒng)可搭載任何一種型號的無人機(jī)設(shè)備上，且可與終端設(shè)備相連接，影像數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)傳輸和共享。

（5）對飛行過程中進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控。

無人機(jī)遙感測繪技術(shù)在執(zhí)行任務(wù)過程中可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，飛行人員借助電腦終端設(shè)備可對無人機(jī)飛行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。在飛行過程中發(fā)生突發(fā)性事件可在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行操作，如飛行人員可緊急啟動(dòng)返航功能，電動(dòng)返航失效時(shí)可通過手動(dòng)遙控器進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2 無人機(jī)遙感測繪在工程測繪領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 測繪影像數(shù)據(jù)的獲取

開展工程測繪測量工作時(shí)，為了確保測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性，需要工作人員借助RTK實(shí)地打點(diǎn)。較為惡劣的環(huán)境無法進(jìn)行實(shí)地打點(diǎn)，會(huì)影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性、完整性，無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用有效解決了這一問題。在開展測區(qū)攝影測量工作前，為了保證影像數(shù)據(jù)的真實(shí)性，工作人員可先使用“奧維互動(dòng)地圖”或“91地圖”獲得需要的測區(qū)范圍。在測區(qū)范圍的四周標(biāo)記像控點(diǎn)，借助RTK獲得點(diǎn)位的坐標(biāo)信息，校對影像時(shí)，可與同一點(diǎn)的坐標(biāo)信息進(jìn)行對比，以明確影像精度。

實(shí)際開展測區(qū)無人機(jī)遙感測繪工作時(shí)，工作人員可先規(guī)劃飛行航線，并尋找起飛場地，起飛場地必須絕對開闊，保證無人機(jī)可正常升空、降落。目前，某公司飛行器上配備的軟件較為完備，無人機(jī)組裝完畢后可開展飛行作業(yè)。在飛行過程中，應(yīng)仔細(xì)觀察電池容量，若電池容量無法滿足下次飛行任務(wù)，應(yīng)及時(shí)更換。測區(qū)的測量工作完成后，工作人員即可下載影像數(shù)據(jù)、POS數(shù)據(jù)，內(nèi)業(yè)人員負(fù)責(zé)影像數(shù)據(jù)的“刺點(diǎn)”和“跑圖”工作[2]。

2.2 開展低空作業(yè)

以往無人機(jī)遙感技術(shù)在起降條件差和云層較低的山區(qū)開展作業(yè)時(shí)，會(huì)面臨較多的問題，對開展工程測量產(chǎn)生了較大的影響。針對這一問題，隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，常規(guī)航空攝影逐漸被低空無人機(jī)攝影系統(tǒng)取代，在資源開發(fā)、環(huán)境變化監(jiān)測、農(nóng)林監(jiān)測中得到了較大范圍的應(yīng)用。實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，無人機(jī)遙感測繪技術(shù)可充分發(fā)揮自身靈活性和安全性優(yōu)勢，以獲取影像數(shù)據(jù)。以應(yīng)急事件監(jiān)測工作為例，無人機(jī)飛艇低空航測系統(tǒng)可投入特定工作中。

無人機(jī)飛艇低空航測系統(tǒng)，包括低寬角低空數(shù)碼相機(jī)和檢校相結(jié)合，檢校軟件和相片重疊關(guān)系可降低誤差范圍。除此之外，在低空作業(yè)中，應(yīng)用無人機(jī)遙感測繪技術(shù)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格把控技術(shù)要點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。目前使用的無人機(jī)飛艇低空航測系統(tǒng)，已配備先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理軟件，自動(dòng)化測量水平較高，同時(shí)可保證影像數(shù)據(jù)的分辨度、清晰度。

2.3 在惡劣環(huán)境中的應(yīng)用

部分工程測量項(xiàng)目面臨的測量環(huán)境較為惡劣，如果僅依靠人力，開展測量工作會(huì)面臨諸多困境，且無法保證測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。為了更好地開展惡劣復(fù)雜環(huán)境中的測量工作，廣泛應(yīng)用無人機(jī)遙感測繪技術(shù)，可克服這些復(fù)雜因素，且可保障測繪工作效率、質(zhì)量[3]。

在城市規(guī)劃工作中，無人機(jī)遙感測繪獲得的影像數(shù)據(jù)，可幫助規(guī)劃人員制定更合理的設(shè)計(jì)方案，使數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確性更高。每年開展的“省情”“國情”勘查工作，也可使用到無人機(jī)遙感測繪技術(shù)，獲得的影像數(shù)據(jù)可幫助內(nèi)業(yè)人員更好完成數(shù)據(jù)采集工作，一些可疑圖斑在內(nèi)業(yè)第一輪篩查中即可被確定，減少了外業(yè)人員的工作負(fù)擔(dān)。進(jìn)行外業(yè)勘察時(shí)，工作人員只需對一些可疑性大、內(nèi)業(yè)無法識別的圖斑進(jìn)行現(xiàn)場判讀，可提升測繪工作質(zhì)量、效率。無人機(jī)遙感測繪技術(shù)在地形圖測量、地質(zhì)災(zāi)害測量、礦山治理等工作中均可得到良好應(yīng)用，具有較高的實(shí)用性、適用性。

2.4 處理影像數(shù)據(jù)

相比傳統(tǒng)的影像數(shù)據(jù)采集方式，無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的優(yōu)勢體現(xiàn)在影像獲取、影像數(shù)據(jù)處理等方面。在實(shí)踐應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，無人機(jī)遙感測繪在影像分析處理時(shí)，會(huì)出現(xiàn)數(shù)碼影像排列不規(guī)則的問題。在無人機(jī)升空作業(yè)過程中，會(huì)因角度問題導(dǎo)致旋偏角、俯仰角、攝影像堆疊度增大，造成影像數(shù)據(jù)變形。

隨著無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的發(fā)展，可較好解決這一問題。在測量時(shí)工作人員可將變焦鏡頭應(yīng)用到無人機(jī)數(shù)碼相機(jī)設(shè)備上，測量過程中應(yīng)先對數(shù)碼相機(jī)變焦鏡頭進(jìn)行標(biāo)定，隨后分析標(biāo)定結(jié)果，以精準(zhǔn)確定不同焦段上，數(shù)碼相機(jī)的參數(shù)與畸變參數(shù)、焦距存在的關(guān)系。通過以上操作，工作人員可得到數(shù)碼相機(jī)變焦鏡頭庫加速準(zhǔn)確標(biāo)定、畸變改正之間的要點(diǎn)策略，可提升無人機(jī)遙感測繪技術(shù)獲取的影像數(shù)據(jù)的真實(shí)性，滿足影像數(shù)據(jù)的處理需求，確保后續(xù)工程測繪工作的質(zhì)量[4]。

3 無人機(jī)遙感測繪在工程測繪中的發(fā)展?jié)摿?/h2>

無人機(jī)遙感測繪技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各種類型的工程測繪項(xiàng)目中，在生活民用中也得到了廣泛應(yīng)用。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展均得到了全新發(fā)展，尤其在大中小比例尺地形圖測量和地質(zhì)災(zāi)害測量中應(yīng)用更為廣泛。城市化進(jìn)程的加快，為無人機(jī)遙感測繪的廣泛應(yīng)用提供了發(fā)展空間，未來無人機(jī)遙感測繪技術(shù)可以得到更好發(fā)展。

目前，無人機(jī)遙感測繪技術(shù)已經(jīng)滲透至城市建設(shè)各個(gè)方面，尤其在智慧城市、數(shù)字化城市概念提出后，無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢較為凸顯。一方面，參與城市規(guī)劃設(shè)計(jì)的人員可依據(jù)影像數(shù)據(jù)開展設(shè)計(jì)工作，且影像數(shù)據(jù)可隨意轉(zhuǎn)換，包括DOM、DSM、DEM影像數(shù)據(jù)，對提升規(guī)劃方案的科學(xué)性具有重要的意義[5]。另一方面，“航天遠(yuǎn)景”和立體眼鏡的使用，提升了無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的優(yōu)勢，如可通過影像數(shù)據(jù)對電線桿進(jìn)行識別，工作人員戴上立體眼鏡后，可測量電線桿高度。

近年來，在生態(tài)環(huán)境檢測和治理中，對無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛，在水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查事業(yè)中，對無人機(jī)遙感測繪具有較高的依賴性。

（1）水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查借助遙感技術(shù)可獲取大范圍數(shù)據(jù)信息，工作人員可借助DSM、DOM數(shù)據(jù)，開展水工環(huán)的規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。

（2）遙感技術(shù)獲取水工環(huán)地質(zhì)信息的方式、手段較多，不同條件下的地質(zhì)調(diào)查工作均可順利完成，且可實(shí)現(xiàn)全天候作業(yè)。

無人機(jī)遙感測繪技術(shù)在工程測繪領(lǐng)域中的應(yīng)用十分普遍，對推動(dòng)地質(zhì)測繪行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。未來需要進(jìn)一步加大研究力度，以推動(dòng)無人機(jī)遙感測繪技術(shù)在工程測繪領(lǐng)域中的應(yīng)用深度和廣度，同時(shí)提升測繪技術(shù)的專業(yè)性、智能性[6]。

4 結(jié)語

無人機(jī)遙感測繪技術(shù)在工程測繪領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，已發(fā)展為工程測繪影像數(shù)據(jù)獲取和處理的首選技術(shù)，具有數(shù)據(jù)處理效率高、質(zhì)量高等優(yōu)勢。無人機(jī)遙感測繪技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用過程中，仍存在較多未解決的問題，相關(guān)單位應(yīng)加大研究力度，掌握更多關(guān)于無人機(jī)遙感測繪的應(yīng)用技術(shù)，充分發(fā)揮無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，以滿足工程測繪更多需求。