無人機技術(shù)在測繪工程中的應(yīng)用與實踐

黃玓 魏瑋

【摘要】現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，推動了我國無人機產(chǎn)業(yè)的不斷創(chuàng)新與進步，無人機技術(shù)在許多行業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越深入，許多關(guān)聯(lián)性裝備也獲得了完善，為無人機技術(shù)的應(yīng)用與推廣奠定了良好的基礎(chǔ)。隨著無人機技術(shù)的不斷成熟，測量工程中無人機的應(yīng)用程度越來越高，通過引入無人機技術(shù)，不僅能夠有效增加監(jiān)測尺度，同時也有助于改善監(jiān)測精準性與效率，表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用價值與發(fā)展前景。然而，當下測繪工程中應(yīng)用無人機技術(shù)依舊存在一定的問題，比如說無人機技術(shù)的穩(wěn)定性、精準性等，還有待進一步的驗證與優(yōu)化，也受到了各界人士的普遍關(guān)注。為了進一步提高無人機技術(shù)在測繪工程中的應(yīng)用，本文介紹了測繪工程主要的測繪內(nèi)容，提出了無人機技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，并以多種測繪工程類型為代表具體分析了無人機技術(shù)在測繪工程中的實踐運用，為推動無人機技術(shù)的不斷發(fā)展提供了幫助。

【關(guān)鍵詞】無人機技術(shù)；測繪工程；應(yīng)用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.062

無人機遙感技術(shù)是指利用無人機搭載遙感傳感器，結(jié)合遙測遙控技術(shù)、邊緣計算機技術(shù)、無線通信技術(shù)、GPS定位技術(shù)以及GIS地理信息技術(shù)，在獲取工程影像數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對影像進行同步傳輸，并完成影像數(shù)據(jù)處理、建模、分析。也就是說，無人機遙感技術(shù)借助較先進的機器、駕駛飛行器技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、GPS技術(shù)等，可對工程測繪測量工作進行空間遙感信息的自動化、智能化、專用化獲取。

無人機遙感技術(shù)主要包含數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、無人飛行器平臺、GPS導(dǎo)航定位系統(tǒng)、數(shù)碼傳感器等。其測繪工作原理是：地面控制站根據(jù)具體的測繪需求和實際工況選擇恰當?shù)臒o人機，借助搭載的傳感器和高清攝像機，在設(shè)定好的無人機航線上做好無人機姿態(tài)穩(wěn)定控制、飛行軌跡控制和任務(wù)管理控制等，從而實現(xiàn)對地物的測量。無人機遙感技術(shù)憑借機動、快速、經(jīng)濟等優(yōu)勢，成為測繪工程測量中較為理想的實際應(yīng)用技術(shù)。

1、測繪工程主要測量內(nèi)容概述

1.1 地形測量

測繪人員在開展地形測量工作過程中，必須確保所測量地圖上的各個尺寸數(shù)據(jù)與實際地形數(shù)值相吻合。此外，由于我國國土面積遼闊，各個區(qū)域的地形特征有著較大區(qū)別，因此在進行地形測量時，當遇見大范圍的樹林或者草地等時，測繪人員不能簡單地運用自動填充符號來表示，而應(yīng)當于散列式的方式以不同的植被符號來展現(xiàn)。

在開展測繪工作時，測量人員應(yīng)當確保所有區(qū)域中各種地形數(shù)據(jù)測量的精準性，同時測量數(shù)據(jù)的末尾兩位數(shù)來進行標識。在開展山嶺、巖石等區(qū)域的測繪工作時，測量人員應(yīng)當對整個區(qū)域進行測量，并確保測量數(shù)據(jù)與實際地形數(shù)據(jù)相一致，保證測繪工作的有序開展。此外，測量人員在進行測繪工作過程中，還需要不斷反思和審視測繪好的地形圖，從中發(fā)現(xiàn)測量中的問題以及未完善的地方等，從而第一時間調(diào)整測量方法，保證測繪工作具有較高的品質(zhì)。

1.2 地形測繪

在開展地形測繪工作過程中，工作人員不僅要生成等高線，同時還需要完成全面地形數(shù)據(jù)的標記工作。與此同時，工作人員在進行工程測量測繪的過程中，還應(yīng)當全面掌握等高線以及地圖中包含的所有點信息，確保測繪工作能夠保質(zhì)保量完成，并發(fā)揮等高線在測繪工程中的優(yōu)勢。

為了獲取完整的工程測量地圖，工作人員在進行測繪工作中應(yīng)當要詳細標注不同點的特征及其相關(guān)數(shù)值，同時將所有的測繪數(shù)據(jù)與完整性的地圖都發(fā)送給工程測量負責(zé)人員。針對不同地方的地理位置及其特征的不同，工作人員需要使用相對應(yīng)的線段與控制點進行標識。在全部工作結(jié)束之后，工作人員還應(yīng)當進一步核查，保證地圖上所有的表示點與線段均準確無誤。

2、無人機技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

伴隨著無人機技術(shù)的不斷創(chuàng)新與突破，無人機技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢越來越顯著，與傳統(tǒng)測量方法相比較，無人機測繪不僅能夠有效增加監(jiān)測尺度，同時也有助于改善監(jiān)測精準性與效率，還可以降低測繪工程的成本支出，具有非常好的應(yīng)用價值。無人機測繪圖像處理系統(tǒng)示意圖，如圖1所示。

2.1 擴大測量范圍

在以往開展工程測量工作時，工作人員必須到達測量現(xiàn)場，同時利用專業(yè)的測量儀器來開展測繪工作。通過這種方式開展測量工作，會造成實際測量范圍比較小，并且不利于提高測量數(shù)據(jù)的精準性，進而影響到整個測量工作的品質(zhì)。

將無人機技術(shù)應(yīng)用到測繪工程中，改變了傳統(tǒng)工程測量的方式，有效擴大了工程測量的范圍，同時還可以改善工程測量的品質(zhì)，提高工程測量的速度。將無人機技術(shù)應(yīng)用到測繪工程中，可以測量到工作人員難以到達的區(qū)域，同時通過無人機獲得的測量數(shù)據(jù)還具有較高的精準性。因此，依托于無人機開展工程測繪工作，一方面可以有效改善測繪工程的品質(zhì)與速度，另一方面也可以提高測繪數(shù)據(jù)的精準性與可靠性。

2.2 提高地形測量安全性

在傳統(tǒng)測繪工程開展過程中，工作人員必須到測量現(xiàn)場進行實地勘察，然而我國國土面積龐大，各個區(qū)域的地形特征也有著明顯的不同，假如工作人員沒能夠充分了解該區(qū)域的地形狀況而盲目開展測量工作，極易對工作人員的生命安全造成較大威脅。此外，當出現(xiàn)突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害時，工作人員采用以往的測繪方式開展測量工作，會對該區(qū)域人民群眾的生命安全造成不良影響。而通過無人機技術(shù)的應(yīng)用，工作人員不再需要到現(xiàn)場進行勘查，直接可以通過無人機來獲取發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場的各項數(shù)據(jù)信息，并將其數(shù)據(jù)信息直接傳輸給救援單位。以此快速做出反應(yīng)，保證人民群眾的生命財產(chǎn)安全。因此，加強無人機技術(shù)在測繪工程中的應(yīng)用，能夠有效提高地形測量的安全性，推動我國測繪工程的進一步發(fā)展。

2.3 縮減測繪成本費用

工程測繪本身屬于一個較為龐大的工程，需要投入大量的資金，在以往開展測繪工程過程中，工作人員需要購買許多專業(yè)的測繪設(shè)備和儀器，同時工作人員需要攜帶各種測量設(shè)備到現(xiàn)場進行勘察與數(shù)據(jù)測量，這必然會導(dǎo)致測量工作產(chǎn)生較大的費用支出，給測繪工程經(jīng)濟產(chǎn)生較大的負擔(dān)，同時也會對工作人員的人身安全造成一定的威脅。

將無人機技術(shù)應(yīng)用到測繪工程中，工作人員只需控制無人機就可以獲取測量區(qū)域的各項數(shù)據(jù)信息，不再需要工作人員到現(xiàn)場進行實地測繪。此外，工作人員也不用購買各種規(guī)格的測量設(shè)備和儀器，節(jié)省了測繪工程成本支出，同時也免去了對測量設(shè)備和儀器的維護與保養(yǎng)。因此，在測繪工程中應(yīng)用無人機技術(shù)，一方面能夠降低測繪工程的成本支出，用最少的資金換取更大的價值，另一方面也可以降低測繪工程的資金占用。

3、無人機技術(shù)在測繪工程中的實踐應(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)殖等項目時，對海岸線地形進行測量十分重要。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)的準確性。在應(yīng)用無人機進行海岸線地形測量時，首先要確保無人機在低空區(qū)域平穩(wěn)的飛行，其次要在測量前做好準備工作，開展相關(guān)資料的調(diào)查，并且設(shè)置好各個控制點，從而精準歸納和分析測繪區(qū)域中心與間隔航線布設(shè)平高點等各項測量數(shù)據(jù)，使其具有良好的精準性與可靠性。

3.2 城市規(guī)劃測量

依托無人機技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠進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行詳細、精準測量。在開展城市規(guī)劃測量工作中，無人機技術(shù)具有非常大的應(yīng)用價值，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，通過無人機技術(shù)的運用，能夠精準、快速地測量城市各項地形數(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獲取城市的各種地形數(shù)據(jù)，同時圍繞獲取的各項地形數(shù)據(jù)來進行城市規(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 礦山測量

進入到新世紀之后，全球經(jīng)濟快速發(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。通過無人機技術(shù)的應(yīng)用，能夠準確獲取各項數(shù)據(jù)及相關(guān)遙感影像資料等，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性，當工作人員在沒有全面掌握礦山內(nèi)部以及外部各項數(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)場進行勘察，然而由于礦山地勢險峻，一些體型較大、重量較重的測量設(shè)備和儀器無法進入到測量現(xiàn)場，導(dǎo)致許多測量工作無法順利進行。無人機技術(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)定有序進行。

3.4 在低空作業(yè)、特殊目標獲取方面的運用

目前，無人機遙感技術(shù)在測繪工程測量中的運用越來越廣泛，尤其在低空作業(yè)方面發(fā)揮的作用越來越大。航拍自動化發(fā)展更加完善，與之相配套的數(shù)據(jù)處理軟件不僅能提升無人機的自動化水平，還能提升無人機操作的靈活性，為無人機遙感技術(shù)提供更多技術(shù)支持，以更好地實現(xiàn)圖像的捕捉和拍攝。如：較大比例尺的測圖工作是無人機飛艇低空航測系統(tǒng)項目中最主要的成果。另外，無人機遙感技術(shù)具備自動檢驗功能的組合特寬角低空數(shù)據(jù)相機系統(tǒng)，此系統(tǒng)運用科學(xué)的軟件可以展開進一步的校驗，從而最大程度地避免獲取到的數(shù)據(jù)由于機械變形造成誤差。同時，此系統(tǒng)創(chuàng)造性地利用邊緣現(xiàn)場補償相機姿態(tài)角度提升精度的方法，極大地減輕了成像系統(tǒng)的整體重量，科學(xué)替代了三軸云臺。另外，在特殊目標獲取方面，無人機遙感技術(shù)獲取數(shù)據(jù)信息更加準確，精度更高，位置更準，能夠?qū)崿F(xiàn)測量目的的同時大幅節(jié)省人力物力。

結(jié)語：

綜上所述，無人機技術(shù)在測繪工程中發(fā)揮了重要的作用，具有擴大測量范圍、提升地形測量安全性以及縮減測繪成本費用的優(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。在實際應(yīng)用過程中，必須緊密聯(lián)系實際施工條件，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，確保無人機技術(shù)在測繪工程中發(fā)揮更大的價值。

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