無人機(jī)測繪技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用分析

邢俊杰

運(yùn)河區(qū)天成明月洲東區(qū)滄州市測繪院 河北滄州 061000

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，各國逐步開始研究無人機(jī)測繪技術(shù)，我國在這方面起步時(shí)間較晚，與發(fā)達(dá)國家差距還比較大，但是在研究中，我國取得的成果不容小視，尤其是在近幾年，國外很多國家都看中了我國的無人機(jī)測繪技術(shù)，這足以說明我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展非?？臁?/p>

1 我國無人機(jī)測繪技術(shù)的現(xiàn)狀

無人機(jī)測繪技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)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(qiáng)了測量的精準(zhǔn)度、科學(xué)性和安全性，對工程的數(shù)據(jù)有了一個更加精確地測量，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(fēng)險(xiǎn)能力。在實(shí)際測量中將無人機(jī)測繪技術(shù)和數(shù)字化成圖技術(shù)進(jìn)行很好地融合，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(shí)現(xiàn)數(shù)字化成圖，在實(shí)際生產(chǎn)中這種技術(shù)的適用范圍正在不斷擴(kuò)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(xiǎn)救災(zāi)、煤礦勘察、以及遠(yuǎn)景拍攝等。數(shù)字化測控技術(shù)使得企業(yè)逐漸融入新時(shí)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(shí)現(xiàn)了工作的高效率、低耗時(shí)、高精度。但是由于我國無人機(jī)測繪技術(shù)研究時(shí)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(fēng)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(jī)研究團(tuán)隊(duì)在科研中，對無人機(jī)的外形進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，能夠減輕風(fēng)力的阻礙；在通訊上，因?yàn)闊o人機(jī)要對區(qū)域空間進(jìn)行勘察分析，還需要將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，在這一過程中就需要通信技術(shù)的支持，所以通訊質(zhì)量的高低對無人機(jī)測繪的精準(zhǔn)度有著很大的影響[1]。

2 無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 擴(kuò)大測量范圍

在以往開展工程測量工作時(shí)，工作人員必須到達(dá)測量現(xiàn)場，同時(shí)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(shí)際測量范圍比較小，并且不利于提高測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，進(jìn)而影響到整個測量工作的品質(zhì)。將無人機(jī)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(kuò)大了工程測量的范圍，同時(shí)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(jī)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(dá)的區(qū)域，同時(shí)通過無人機(jī)獲得的測量數(shù)據(jù)還具有較高的精準(zhǔn)性。因此，依托于無人機(jī)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(zhǔn)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(jìn)行實(shí)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(dāng)出現(xiàn)突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害時(shí)，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(jī)技術(shù)的應(yīng)用，工作人員不再需要到現(xiàn)場進(jìn)行勘查，直接可以通過無人機(jī)來獲取發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場的各項(xiàng)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(cái)產(chǎn)安全。因此，加強(qiáng)無人機(jī)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(jìn)一步發(fā)展。

2.3 縮減測繪成本費(fèi)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(shí)工作人員需要攜帶各種測量設(shè)備到現(xiàn)場進(jìn)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(fèi)用支出，給測繪工程經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生較大的負(fù)擔(dān)，同時(shí)也會對工作人員的人身安全造成一定的威脅。將無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用到測繪工程中，工作人員只需控制無人機(jī)就可以獲取測量區(qū)域的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，不再需要工作人員到現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)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(shí)也免去了對測量設(shè)備和儀器的維護(hù)與保養(yǎng)。因此，在測繪工程中應(yīng)用無人機(jī)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(jià)值，另一方面也可以降低測繪工程的資金占用。

3 無人機(jī)測繪技術(shù)在測繪工程測量中的具體應(yīng)用

3.1 獲取測繪所需要的影像信息

利用無人機(jī)測繪技術(shù)為測繪工程測量工作服務(wù)時(shí)，為保護(hù)無人機(jī)以及獲得精準(zhǔn)無誤的影像信息，測繪人員在無人機(jī)正式進(jìn)入?yún)^(qū)域范圍之前，必須要做好調(diào)研工作，對區(qū)域環(huán)境狀況進(jìn)行基本了解并掌握，并且在綜合分析多種參數(shù)信息的基礎(chǔ)上為無人機(jī)規(guī)劃出一條科學(xué)合理的飛行路線，然后通過無人機(jī)試飛的方式來確定設(shè)備平臺的位置。無人機(jī)在實(shí)際的飛行過程中，會不可避免地與預(yù)設(shè)路線有微微出入或者說有一定偏差，所以在無人機(jī)工作過程中，它不僅要獲取測量的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)還要在測量的區(qū)域內(nèi)拍攝，將區(qū)域內(nèi)的真實(shí)情況以圖片的方式清晰記錄并保存下來，目的是后期工作中對圖片進(jìn)行處理得到三維影像后，來驗(yàn)證獲得的測量結(jié)果信息的精確程度，也為后期的數(shù)據(jù)分析結(jié)果提供了可靠證明。同時(shí)可以輔助拍攝得到最終想要的效果，也同時(shí)幫助空中三角測量技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的補(bǔ)充和修改，推動其廣泛應(yīng)用。在無人機(jī)進(jìn)行拍攝時(shí)，可以嘗試控制無人機(jī)的飛行姿態(tài)、轉(zhuǎn)彎速度，同時(shí)還可以變化拍攝設(shè)置，如曝光、延遲拍照等來獲得影像，這樣拍攝出來的內(nèi)部環(huán)境才能夠更全面、更直觀，更有利于提高測繪工作的質(zhì)量[2]。

3.2 采集測繪所需的數(shù)據(jù)

借助無人機(jī)測繪技術(shù)來進(jìn)行測繪工作的過程中，要特別關(guān)注采集方式。在測量過程中，往往會有2種采集方式來獲取測繪數(shù)據(jù)，分別是手動數(shù)據(jù)采集和自動加密數(shù)據(jù)采集。二者當(dāng)中，前者手動數(shù)據(jù)采集方式也可以說是遠(yuǎn)程控制采集方式，這種方式可以實(shí)時(shí)獲得數(shù)據(jù)信息，但是要時(shí)刻確保得到的數(shù)據(jù)信息是完整的，即便這樣，后期還要有序地進(jìn)行二次檢測工作。這種方式要想確保數(shù)據(jù)資料的可靠性，還要做好檢測階段的管控工作，滿足測繪工作的需要。而對于后者來說，工作過程相對來說要簡單。無人機(jī)上的拍攝裝置會將拍攝到的數(shù)據(jù)信息暫時(shí)存儲在機(jī)器設(shè)備里。相關(guān)的人員要想獲得內(nèi)部儲存的數(shù)據(jù)資料必須要取得訪問權(quán)限，之后再對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，就得到了測繪工作需要的信息資料。

3.3 惡劣環(huán)境測繪的應(yīng)用

隨著測繪工程數(shù)量、規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，航空攝影的要求也逐漸提升，且測繪范圍也日益擴(kuò)大。在航空攝影工作中，對地理?xiàng)l件的要求比較高，山體高、云層低時(shí)，則無法開展航空攝影。借助無人機(jī)測繪技術(shù)，不會受到限制的影響，能夠保證地理信息測繪的有效性。無人機(jī)測繪技術(shù)既可以應(yīng)用到平原、大壩測量中，也能夠應(yīng)用到惡劣環(huán)境中，有效解決測繪工程的難題，加強(qiáng)工程測量的服務(wù)能力。在開展工程測量工作時(shí)，如果地區(qū)條件不佳，應(yīng)運(yùn)用無人機(jī)測繪技術(shù)，充分發(fā)揮出無人機(jī)測繪技術(shù)優(yōu)勢，維護(hù)測量工作的實(shí)效性。同時(shí)，確保地理信息的精確度，加強(qiáng)工程測量的質(zhì)量。開展工程測量時(shí)，應(yīng)用無人機(jī)測繪技術(shù)，還能夠提升影像資料的精確度，有效應(yīng)用于資源開發(fā)、城市規(guī)劃以及監(jiān)測中，從根本上促進(jìn)測繪行業(yè)的發(fā)展。

3.4 對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理

按照傳統(tǒng)的工作流程，要對整個測繪工程測量進(jìn)行劃分，分成獨(dú)立的環(huán)節(jié)逐一去完成。而當(dāng)無人機(jī)測繪技術(shù)應(yīng)用于測量工作時(shí)，能夠同時(shí)開展數(shù)據(jù)的采集和處理工作，提高了整個測繪結(jié)果的準(zhǔn)確性，也提高了工作效率。無人機(jī)測繪技術(shù)最初在處理數(shù)據(jù)時(shí)面對一個難點(diǎn)，即數(shù)碼影像的排列方式?jīng)]有規(guī)律，所以一旦無人機(jī)飛行過程中出現(xiàn)角度異常，如俯仰角角度過大、旋偏角過小等情況，會導(dǎo)致堆疊現(xiàn)象顯著，最后得到的是發(fā)生形變的、與真實(shí)情況相差甚遠(yuǎn)的影像。后來，針對這一弊端，無人機(jī)的設(shè)計(jì)人員想到了可變焦鏡頭，于是在無人機(jī)的頂部放置了數(shù)碼相機(jī)，便可以在一定范圍內(nèi)變換焦距，獲得寬窄不一的視場角，隨后，研發(fā)人員受其啟發(fā)，經(jīng)過分析計(jì)算，得到了科學(xué)的參數(shù)。通過對原來參數(shù)的調(diào)整，大大改善了數(shù)據(jù)處理的效果，很大程度上降低了上述弊端的影響。

3.5 在低空作業(yè)中進(jìn)行應(yīng)用

無人機(jī)測繪技術(shù)對環(huán)境的適應(yīng)性很強(qiáng)，即使環(huán)境惡劣、復(fù)雜，環(huán)境內(nèi)光線昏暗也不影響無人機(jī)測繪技術(shù)的性能。它憑借其靈活機(jī)動的優(yōu)勢，同樣能夠拍攝出高質(zhì)量的影像，獲得精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。而且對它的操作很簡單，再加上上面敘述的優(yōu)勢，使得它在防災(zāi)減災(zāi)、監(jiān)測環(huán)境和建設(shè)城市等工作上逐漸大放光彩。無人機(jī)遙感測繪技術(shù)仍然在隨著科技發(fā)展水平的提高而不斷優(yōu)化，最顯著的特點(diǎn)就是自動化水平在逐漸提高。另外，無人機(jī)測繪技術(shù)的拍攝效果也更加清晰，功能增多，所以未來其可以在多個領(lǐng)域來展現(xiàn)其重要作用。

4 無人機(jī)測繪技術(shù)在測繪工程中應(yīng)用的完善措施

無人機(jī)測繪技術(shù)上在測繪工程中具有很多優(yōu)點(diǎn)，能夠有效促進(jìn)測繪工程的開展，但是任何科技都存在著一些問題，遙感技術(shù)也存在著一些缺陷，為此，針對這些缺陷，可以采取一些有效地改善措施。

4.1 對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行定期檢查，確保其性能

在測繪工程中，無人機(jī)遙感技術(shù)的具體應(yīng)用，只有不斷提升該技術(shù)的水平，才能非常準(zhǔn)確地獲取測量數(shù)據(jù)。①在設(shè)備使用前，必須要依據(jù)該設(shè)備的操作說明對其進(jìn)行檢查，確保設(shè)備是通過質(zhì)量檢測的才能進(jìn)行測量工作；②按照測繪工程的實(shí)際需求，調(diào)試好設(shè)備的性能，讓測得的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確、可靠；③要求相關(guān)單位及人員，做好對電源系統(tǒng)、通訊設(shè)備、地面電臺等配套設(shè)施的管理與檢查工作，以保障后續(xù)測繪工作的有序進(jìn)行；④測繪期間，要做好派送影片質(zhì)量的管理，防止出現(xiàn)不清晰、重疊、航線彎曲等情況，還應(yīng)注重拍攝影片清晰度與色彩的檢查，這也有利于無人機(jī)遙感技術(shù)水平的提升。

4.2 對像控點(diǎn)的測量流程進(jìn)行優(yōu)化

在測繪測量工作中，要想有效提高無人機(jī)遙感技術(shù)的工作效率，應(yīng)當(dāng)合理布設(shè)拍攝的像控點(diǎn)，同時(shí)不斷優(yōu)化測量的流程。具體可按照拍攝的范圍，對拍攝區(qū)域的影像與自由網(wǎng)的效果進(jìn)行檢查，從而更好地促進(jìn)自由網(wǎng)拼圖的生成。然后，依據(jù)測量區(qū)域地形地勢的特點(diǎn)，對拍攝的像控點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化布設(shè)，以獲得更好的影像拍攝質(zhì)量。此外，測量人員不要在采集工作時(shí)隨意刪除或更改原始的設(shè)備信息，也無需重復(fù)指示無人機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，以保障數(shù)據(jù)的真實(shí)性和原始性。并且，在整理數(shù)據(jù)時(shí)，全面、詳細(xì)地整理數(shù)據(jù)，可以通過數(shù)據(jù)采集工作的精確度，讓收集的數(shù)據(jù)更具完整性[3]。

4.3 提高無人機(jī)的起降及抗風(fēng)性能

使用無人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行測繪的過程中，一般都是自然條件比較惡劣的山區(qū)，這對無人機(jī)的性能提出了更高的要求，甚至在一些大型工程測繪過程中無人機(jī)需要滑降，如果地質(zhì)條件比較差的話，就會導(dǎo)致無人機(jī)的損壞，也很容易造成無人機(jī)無法起飛。如果選擇小型無人機(jī)，那么測量的精準(zhǔn)度就會受到影響。根據(jù)物理學(xué)的相關(guān)知識，可以得到，要想提高無人機(jī)飛行的穩(wěn)定性，就必須要增強(qiáng)無人機(jī)自身的重量，但是如果一味地增強(qiáng)無人機(jī)的重量，那么必然會對無人機(jī)的起降條件提出更苛刻的要求。

5 結(jié)語

綜上所述，無人機(jī)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)技術(shù)在測繪工程中發(fā)揮更大的價(jià)值。