無人機遙感技術(shù)在測繪工程測量中的應(yīng)用分析

宋兵

（安徽省合肥市測繪設(shè)計研究院，安徽 合肥 230061）

引言

由于工程測量實際過程中需要考慮的要求很多，工程測量應(yīng)在充分落實所有要求的情況下進行，避免外界因素的干擾，進一步提高工程測量效果和最終結(jié)果的準確性。同時還應(yīng)針對工程測量展開研究，強化攝影測量和遙感技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用力度，并在工程測量過程中做好相關(guān)數(shù)據(jù)信息收集工作，繼而為繪制完整詳細的工程項目圖紙?zhí)峁┯行⒖家罁?jù)。

一、簡述無人機遙感技術(shù)綜述

無人機遙感是指利用無人機搭載的遙感傳感器，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)和GIS 地理信息技術(shù)，在獲取工程圖像數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，同步傳輸圖像，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)。

二、無人機在工程測量中應(yīng)用的特點分析

（一）高效性特點

在過去的工程測量工作中，人力測量是最重要的測量方法。但是由于地形等因素的影響，不僅測量時間較長，而且測量效率很低。無人機應(yīng)用于工程測量，就可以在不受地形條件限制的情況下開展測量工作，不僅測量方式更加靈活、自由，測量時間也明顯縮短，測量效率有了大幅度的提升。

（二）直觀性特點

無人機在工程測量中的應(yīng)用，不僅可以從整體上保證工程測量的質(zhì)量，還可以提高近景拍攝過程中測量效果的直觀性。即便是測量區(qū)域的地形地貌相對復雜，拍攝出來的圖像也具有較高的清晰度。與此同時，無人機還可以根據(jù)要求展開更為細致的測量，并將測量結(jié)果傳輸至地面的工作人員。

（三）機動性與靈活性特點

無人機在工程測量中的應(yīng)用顯示出很強的機動性和靈活性。首先，無人機低空拍攝過程中，整個拍攝過程不易受到外界氣候條件的影響，可以靈活升降。其次，無人機的操作方式比較簡單，且可以在較短的時間內(nèi)獲取測量數(shù)據(jù)。工作人員也可以在最短的時間完成工作任務(wù)，對所獲數(shù)據(jù)進行保存、處理、分析以及傳輸。

三、我國無人機測繪技術(shù)的現(xiàn)狀分析

從很早的時候，很多國家就開始研究無人機測繪技術(shù)。我國在這一領(lǐng)域起步較晚，與發(fā)達國家相比還有較大差距。然而，在研究中，中國取得的成就不容小覷，尤其是近年來，國外很多國家都看中了我國的無人機測繪技術(shù)，這足以說明我國科學技術(shù)發(fā)展非?？?。無人機測繪技術(shù)進步的同時我國數(shù)字化成圖技術(shù)也取得了很大突破。對于傳統(tǒng)的測量技術(shù)來說，新型的數(shù)字化測繪技術(shù)降低了企業(yè)的成本，增強了測量的精準度、科學性和安全性，對工程的數(shù)據(jù)有了一個更加精確的測量，對建筑施工的安全性和穩(wěn)定性有一個較好的保證，有利于提高企業(yè)的抗風險能力。在實際測量中將無人機測繪技術(shù)和數(shù)字化成圖技術(shù)進行很好的融合，會成為一個新的發(fā)展領(lǐng)域，它不僅能完成區(qū)域測繪還能實現(xiàn)數(shù)字化成圖，在實際生產(chǎn)中這種技術(shù)的使用范圍正在不斷擴大，在我國很多空中作業(yè)中都能看到它們的身影，比如搶險救災(zāi)、煤礦勘察以及遠景拍攝等。數(shù)字化測控技術(shù)使得企業(yè)逐漸融入到新時代數(shù)字化的浪潮中。工程在引入數(shù)字化測繪技術(shù)之后整個行業(yè)內(nèi)部的發(fā)展的前景有了一個很好的改觀，實現(xiàn)了工作的高效率、低耗時、高精度。但是由于我國無人機測繪技術(shù)研究時間較短，所以也有諸多不足，其主要表現(xiàn)在飛行方面和通訊方面。在飛行方面，由于自身體積較輕，而且空中風力較大，這樣就很容易出現(xiàn)飛行不穩(wěn)定情況，從而影響了測繪效果，所以這就要求我國無人機研究團隊在科研中，對無人機的外形進行科學設(shè)計，能夠減輕風力的阻礙;在通訊上，因為無人機要對區(qū)域空間進行勘察分析，還需要將數(shù)據(jù)進行傳輸，在這一過程中就需要通訊技術(shù)的支持，所以通訊質(zhì)量的高低對無人機測繪的精準度有著很大的影響。

四、無人機測繪技術(shù)在工程測繪中的具體應(yīng)用

（一）數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用

用數(shù)據(jù)采集在工程測繪中非常重要，是工程決策的基礎(chǔ)。在工程測繪中使用無人機測繪技術(shù)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的精確采集。首先，工作人員需要在電腦中規(guī)劃無人機的路線，再選擇合適的飛行環(huán)境將無人機進行起飛，然后無人機就會按照預定的航線進行飛行，這時工作人員只需要注意無人機的安全以及測繪的區(qū)域，這樣就能夠順利地完成工程測繪工作。無人機在工作過程中借助定位系統(tǒng)就能實現(xiàn)精準定位并形成對應(yīng)的坐標系統(tǒng)，從而在區(qū)域內(nèi)進行工作。在獲得首次資料后，要進行二次檢測，對收集的數(shù)據(jù)進行檢查和完善，從而提高數(shù)據(jù)的準確性，讓無人機收集的數(shù)據(jù)更加全面，這樣能夠提高數(shù)據(jù)收集的準確性和效率。

（二）數(shù)據(jù)獲取方面的運用

一般在工程測繪中，由于測量主體的不同，數(shù)據(jù)采集方式會有一定的差異，比如人工采集和自動加密。其中，人工采集主要是利用計算機的遠程控制技術(shù)實現(xiàn)的。相關(guān)工作人員根據(jù)相關(guān)的采集需求在基站內(nèi)操作無人機，通過無人機進行選擇，從而獲得工程需要的相關(guān)數(shù)據(jù)信息。無人機內(nèi)部控制系統(tǒng)具有預先設(shè)置的自我保護機制，在獲取到相關(guān)數(shù)據(jù)信息之后，為了確保信息的安全性，自我保護機制對無人機內(nèi)部控制系統(tǒng)主動存儲的數(shù)據(jù)進行加密。相關(guān)工作人員需要獲取訪問權(quán)限后才能獲取到無人機內(nèi)部的測量信息。如：針對上述礦區(qū)，當?shù)販y繪機構(gòu)建立CORS 網(wǎng)，在充分考慮工程實際情況的基礎(chǔ)上選擇1985 國家高程基準、快眼II 型無人機對數(shù)據(jù)進行獲取和修正后，在無人機上配置像素較高的佳能EOS 5DS 數(shù)碼相機，運用無人機遙感技術(shù)可以完成測繪信息正射影像數(shù)據(jù)的切割工作。由此可見，在數(shù)據(jù)采集方面，無人機遙感技術(shù)在充分考慮工程實際情況的基礎(chǔ)上利用運用測量技術(shù)、攝影技術(shù)、遙感技術(shù)等先進技術(shù)進行測量，不但能夠獲取完整的數(shù)據(jù)影像，還能優(yōu)化區(qū)域網(wǎng)中的相關(guān)信息，切實保證測繪信息的合理性和準確性，進而輸出標準化的數(shù)據(jù)格式。

（三）在低空作業(yè)、特殊目標獲取方面的運用

目前，無人機遙感廣泛應(yīng)用于測繪工程，尤其是低空作業(yè)。航拍自動化的發(fā)展更加完善，配套的數(shù)據(jù)處理軟件不僅可以提高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。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)，能最大程度地避免獲取到的數(shù)據(jù)由于機械變形造成的誤差。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。

（四）繪制影像地圖的應(yīng)用

攝影測量和遙感技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用，既能保證工程測量的連續(xù)性和最終成果的準確性，又能在合理信息的支持下形成完整的影像圖，可以加強影像圖在工程測量中的作用，有效控制工程測量出現(xiàn)問題，滿足工程項目規(guī)劃建設(shè)要求。當然應(yīng)用攝影測量技術(shù)和遙感技術(shù)可以對原有影像地圖中不合理的地方進行糾偏處理，這就可以消除工程項目影像地圖的投影差，保證影像地圖中數(shù)據(jù)信息與工程項目真實狀況之間的一致性。而且在攝影測量技術(shù)和遙感技術(shù)支持下還能為影像地圖制作提供準確信息，繼而發(fā)揮等高線和坐標格網(wǎng)等基礎(chǔ)信息在工程測量以及建設(shè)方案規(guī)劃中的作用效果。提升工程測量人員和工程項目規(guī)劃設(shè)計人員對相應(yīng)影像地圖的掌握力度，發(fā)揮影像地圖以及相關(guān)技術(shù)實用價值，進一步推進工程測量順利開展。

（五）數(shù)字模型的應(yīng)用

在工程測量中創(chuàng)建詳細的數(shù)字模型，可以對工程的三維坐標和相關(guān)數(shù)據(jù)進行虛擬處理，在虛擬狀態(tài)下進行工程測量和施工方案規(guī)劃，以滿足工程的整體施工要求，并將工程測量在工程項目實際建設(shè)中的作用效果展現(xiàn)出來。一般來說，對工程項目創(chuàng)建數(shù)字模型時，應(yīng)利用攝影測量技術(shù)和遙感技術(shù)對工程項目整體規(guī)模和所在區(qū)域進行有效測量，保證最終測量結(jié)果的準確性和全面性，之后按照測量數(shù)據(jù)以及工程項目建設(shè)要求構(gòu)建完善的數(shù)字模型，使得施工人員對工程項目周邊環(huán)境和空間形態(tài)等方面有了清楚的了解。此外，應(yīng)用攝影測量和遙感技術(shù)進行工程測量還能對原有設(shè)計方案進行優(yōu)化調(diào)整，避免工程項目建設(shè)過程中因基礎(chǔ)方案不合理而出現(xiàn)問題 。逐步提升工程項目設(shè)計方案的科學性和全面性，保證工程測量以及相關(guān)結(jié)果的作用，這對于推進相應(yīng)工程穩(wěn)步建設(shè)有著無可替代的作用。

（六）空中三角測量技術(shù)的應(yīng)用

開展測繪工作前，應(yīng)分析測繪工作要點和關(guān)鍵點，完成目標區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)采集。并做好空域方面的協(xié)調(diào)，利用測量工具設(shè)備針對現(xiàn)場環(huán)境進行全面勘察，從而設(shè)計好無人機的飛行航線，從而完成空中三角測量工作。因此在使用空中三角測量技術(shù)時，需要合理使用空中加密測量技術(shù)，以此來保證測量工作的高效性。通過使用空中加密測量技術(shù)，能夠針對特定區(qū)域完成加密設(shè)計，同時也可以借助控制、管理等方法來提升攝像上的專一性。在這一環(huán)節(jié)中增加加密距離，能夠?qū)崿F(xiàn)對特殊地形上的有效處理，保證高度偏差等方面的合理性，最大限度減少工作中的問題。對于一些比較平坦的區(qū)域來講，需要及時進行空中三角加密處理，利用添加數(shù)量控制等方法針對邊緣位置等進行規(guī)劃與分析。其次，應(yīng)當運用這一技術(shù)找準加密點。只有做好前期準備工作，才能保證后續(xù)工作的及時開展，所以在使用這一技術(shù)時，就需要從焦距、像素等方面出發(fā)，找出存在的問題，利用像素數(shù)據(jù)做好調(diào)整與處理工作，及時針對后期數(shù)據(jù)等進行全面分析，從而調(diào)整工作計劃。

結(jié)束語

總的來說，無人機測繪技術(shù)極大地促進了企業(yè)的工程測繪工作，給工程測繪工作帶來了很多便利，值得企業(yè)推廣。數(shù)字測繪技術(shù)逐漸實現(xiàn)了工程測量的信息化、數(shù)字化和智能化，數(shù)字化成圖技術(shù)憑借著自身的優(yōu)勢在各個領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，成為新時代測繪事業(yè)發(fā)展不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，對工程的數(shù)據(jù)有了一個更加精確的測量，對建筑施工的安全性和穩(wěn)定性有一個較好的保證。雖然我國在無人機測繪中取得了很多成就，但是還需要國家和企業(yè)在技術(shù)上投入更多的精力去進行研究，從而促進我國的科學技術(shù)進步，為我國無人機測繪工作提供更多的便利條件，促進測繪事業(yè)的發(fā)展，讓我國領(lǐng)先世界前列。