無人機航測技術(shù)在現(xiàn)代測繪中的應(yīng)用

王琪龍

摘 要 當前無人機技術(shù)快速普及并發(fā)展，對現(xiàn)代航拍測繪行業(yè)產(chǎn)生了巨大的影響和促進作用，地理信息產(chǎn)業(yè)化進程的深入推進，也促使無人機技術(shù)、地理信息測繪技術(shù)、城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃等方面實現(xiàn)了深度的融合。無人機航空測繪在現(xiàn)代測繪中的作用也越來越重要，它憑借著諸多的科技與管理優(yōu)勢，幾乎已經(jīng)占據(jù)了現(xiàn)代測繪市場的幾乎半壁江山，對于實現(xiàn)測繪行業(yè)朝著智能化、全域化、實時化方向發(fā)展意義重大。本文探析了當前無人機航測技術(shù)的主要優(yōu)勢特點和應(yīng)用方向以及要點，希望能對相關(guān)研究提供參考。

關(guān)鍵詞 無人機航測技術(shù) 現(xiàn)代測繪 數(shù)據(jù)采集

中圖分類號：TP2;P21 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）02-0007-03

無人機的問世，讓很多戶外技術(shù)行業(yè)都發(fā)生了天翻地覆的變化，不論是在交通運輸、偵查航拍、地理測繪、國防安全方面，都能看到無人機的身影。當下，在現(xiàn)代無人機技術(shù)的不斷發(fā)展的情況下，測繪技術(shù)乘著新興技術(shù)的東風(fēng)，也在不斷朝著現(xiàn)代化、數(shù)字化和智能化方向邁進。無人機航測技術(shù)在目前的測繪領(lǐng)域中應(yīng)用范圍較廣，不論是國土空間規(guī)劃、選線設(shè)計、水文水利監(jiān)測、農(nóng)林牧漁區(qū)位規(guī)劃還是在防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)急救災(zāi)方面，都能夠大顯身手。無人機航拍攝影測量技術(shù)在現(xiàn)代測繪技術(shù)的實際應(yīng)用， 不僅推動了無人機技術(shù)在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用， 也推動著現(xiàn)代測繪領(lǐng)域更好更快的發(fā)展。

1 無人機航測技術(shù)的發(fā)展歷程概述

當前，無人機技術(shù)在測繪領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛，而且適應(yīng)性極強，以在城市測繪中為例，只需要一臺中小型無人機就能實現(xiàn)測繪作業(yè)，而對于原有的測繪方式而言，無人機測繪的技術(shù)要素集成較高，國內(nèi)外都在致力于該技術(shù)的研究拓展，除了礦山開采的測繪之外，其他領(lǐng)域的應(yīng)用也非常多樣，同時效果也十分的明顯。無人機航測的基本特征是無人化、智能化和實時化，操作難度簡單化，只要操控人員掌握基本的操作指令，按照程序控制按鈕即可，數(shù)據(jù)也能在飛機不同的飛行姿態(tài)下進行適時的傳輸，更新的耗時也較短。在獲取數(shù)據(jù)后，可以結(jié)合其他的工程環(huán)境因素和施工要求，對數(shù)據(jù)進行及時的調(diào)整與優(yōu)化，從而確保數(shù)據(jù)的實效性。這樣看來，無人機航測在技術(shù)含量、操作便利性、工作有效性和航測效率性方面，都有著十分突出且無可比擬的優(yōu)勢，同時在今后的應(yīng)用潛力巨大。下面就以城市規(guī)劃測繪為例，來具體闡述無人機航測技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢與主要的應(yīng)有方法。

2 無人機航測技術(shù)的主要優(yōu)勢特點

2.1 有效提升影像分辨率

當前攝影技術(shù)、移動通信和衛(wèi)星定位技術(shù)的日漸成熟，并在無人機航測技術(shù)中實現(xiàn)了有效的整合，這樣對航拍測量質(zhì)量，特別是影響的分辨率提升意義重大。無人機加裝分辨率較高的攝影設(shè)備之后，通過遠程控制讓其在低空巡航，之后對高分辨率攝影機拍攝的影像進行收集和整理，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析，這樣其分辨率優(yōu)勢就在航測中得到了更大范圍的應(yīng)用。該方式下的影像在可識別度、色彩的分辨度、圖形的辨別性等方面都有了很大的改觀，在確保分辨率不斷提升的同時，也能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時快速地傳輸[1]，提升了數(shù)據(jù)的響應(yīng)度，促使測量的誤差不斷地縮小，從而縮小了航拍的誤差，數(shù)據(jù)精度也在不斷地提升。

2.2 數(shù)據(jù)采集實力提升

傳統(tǒng)人工測繪不僅耗費人財物力，還會因為長時間的人工作業(yè)造成身心疲憊，注意力不集中，容易造成數(shù)據(jù)的收集和處理誤差錯誤發(fā)生。數(shù)據(jù)的傳輸效率也十分地低下。為此，如果能夠使用無人機航測，加入大量的無人技術(shù)，減少人為的干預(yù)，就可以最大程度上地避免這些誤差的產(chǎn)生。通?，F(xiàn)代遙感、先進低空飛行和即時通信技術(shù)有效融合，這樣就能夠簡化各類人為的操作程序，讓現(xiàn)代化的高效、高精度的測繪技術(shù)得以全面應(yīng)用，從而實現(xiàn)了航測社會經(jīng)濟效益的最大化。

2.3 成本優(yōu)勢明顯

無人機測繪使用了移動通信、無人操控、移動互聯(lián)等新技術(shù)，在人力資源的投入上相應(yīng)地減少，能不斷提升效率，大幅減少時間成本，同時相關(guān)物資投入也能有效地降低，因為有大量的計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信技術(shù)的應(yīng)用，可以簡化大量的操作環(huán)節(jié)，從而免去中間環(huán)節(jié)，相應(yīng)的一些裝備也會同步減少，這樣就能大幅提升作業(yè)效益[2]。

2.4 延遲高、滯空時間短

借助于移動通信技術(shù)，無人機航測裝備在獲取信息獲取上十分迅速，同時準確率也會提升，相比較衛(wèi)星測繪，無人機的信號穩(wěn)定性更高，圖像更為清晰，可以有效避免信號天地傳輸時耗時較長、信號容易中斷的問題。人工測繪是因為人員的口頭或者書面?zhèn)鬟f，時間間隔較長，反饋周期也相對較長，但是無人機航測可以長時間滯空，同時在收集到相關(guān)數(shù)據(jù)后，可以第一時間反饋用戶，它的綜合應(yīng)用能力十分的出色，不論是單獨使用無人機航測系統(tǒng)，還是整合到衛(wèi)星測繪與地面勘測體系當中，作用都十分明顯。

2.5 具有較好的應(yīng)急能力

在利用無人機航測遙感技術(shù)進行測繪時，無人機的中樞處理系統(tǒng)可以實現(xiàn)智能化的分析，結(jié)合在實際處理中的經(jīng)驗積累，對一些緊急情況能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)到位的應(yīng)急處理，從而免去了后臺數(shù)據(jù)推送再人工研判進行處理的環(huán)節(jié)，在飛機起降中，場地要求也不高，面積需求小，為此可以大幅地降低時空和費用占用。

3 現(xiàn)代測繪中無人機航測技術(shù)主要應(yīng)用方向

在地質(zhì)災(zāi)害的防災(zāi)減災(zāi)的測量中，無人機航測發(fā)揮了重要的作用。為了讓航空影像更好地為航空測繪服務(wù)，需要對其操作流程進行明確，并且不斷優(yōu)化，當然，因為基本原理是相同的，無人機航測技術(shù)可以應(yīng)用到地質(zhì)災(zāi)害防治與地形測量的基本規(guī)律是一致的，所以結(jié)合礦山測量來分析相應(yīng)的技術(shù)要點，是具有代表性和借鑒意義的，可以從以下幾個方面展開分析。

3.1 無人機航測的主要任務(wù)設(shè)定

在任務(wù)的設(shè)定中，應(yīng)當首先開展地形地貌的情況收集和分析，包括海拔高度、地質(zhì)特點、水文分布、氣候特點和近期的天氣預(yù)測等，綜合多項指標來設(shè)計航測的實施方案。在航測技術(shù)和航測路線的選定上，要堅持精益化的原則，盡量提升其精確度，優(yōu)選最佳的技術(shù)和路線，從而確保測繪區(qū)域數(shù)據(jù)更加的準確，同時時間的消耗也會更短。運用該方法，在本次城市的繪制中加以應(yīng)用，在對地區(qū)海拔情況和地形地貌進行全面了解后，制定了航測方案和路線，推動了各項航測工作的有序進行。

3.2 前期籌備作業(yè)

測試區(qū)選定后，對地形地貌和海拔進行確定，之后來劃定航拍的范圍，并對起飛與降落場地中的比例尺飛控地圖進行分析。在作業(yè)中，應(yīng)當和主觀測繪部門進行積極的溝通報備，并且向當?shù)卣畧蟾?，在審批后進行備案和報備作業(yè)。在對作業(yè)區(qū)的現(xiàn)實情況進行全面了解后，再確定起飛和降落場地。對區(qū)域內(nèi)的障礙物，包括建筑物、草木、樹木以及微波發(fā)射裝置等，攝影區(qū)應(yīng)當距離相距在十千米以上，并且要保證適時安全監(jiān)控。在航空拍攝中，應(yīng)當根據(jù)任務(wù)需求，明確技術(shù)指標的獲得方式，確保規(guī)劃的全面覆蓋。

3.3 起落地點的選擇

在對任務(wù)區(qū)域開展實際調(diào)查的過程中，開辟一個無人機起降點，位置應(yīng)當處在空曠地區(qū)，地勢較為平坦，距離與測繪點不應(yīng)過長，確保附近沒有較為突出的障礙物，特別是過大的凹陷或者石塊，為確保無人機能夠安全起降創(chuàng)造有利條件。

3.4 相機性能指標的設(shè)定

相機性能參數(shù)設(shè)置目標主要是為了可以得到清晰的航拍相片，并且按照測繪的實際需求實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取，其分辨率和色彩對比度等是關(guān)鍵的指標內(nèi)容，一般是遵循出廠時的默認值設(shè)定即可，在拍攝模式的選擇上可優(yōu)先選用定時拍攝的方式，在拍攝結(jié)束后，令無人機按照約定時間和路徑進行返航。云臺角度通常是設(shè)定在拍攝正射影像時的270°方向，同時為了進一步增強建圖的精確度，一般最好不要開啟畸變修正的功能選項。

3.5 航路規(guī)劃和地面管控應(yīng)用

這一運用是該技術(shù)最為關(guān)鍵的運用領(lǐng)域，在實際操作當中，要堅持因地制宜、實事求是的原則，結(jié)合測繪地區(qū)周邊的具體地理方位、地形地貌特征、區(qū)域不僅和測繪面積等實際情況，設(shè)計相應(yīng)的測繪方案。結(jié)合實地考察情況來編制航線圖。在航線圖的具體設(shè)計中，應(yīng)當對測量信息進行詳細記錄，包括航向、航時、飛行高度、航線的數(shù)量和方向等，要實現(xiàn)數(shù)據(jù)更為精準，確保全面覆蓋，就要做好控制點的布放，結(jié)合具體情況開展標記，同時依托地面進行合理地控制，以此確保外業(yè)測量的過程和數(shù)據(jù)更為精確。合理的控制點分布對于精確度提升意義重大，重點是要對四角布設(shè)的平高控制點進行管控，同時對間距和航向以及重疊等要素進行合理控制，根據(jù)影響分區(qū)的差異性，在必要時設(shè)置像控點。

3.6 攝影操作環(huán)節(jié)的要點

在相機參數(shù)設(shè)置與檢校工作和像控點布設(shè)以及航路規(guī)劃工作結(jié)束之后， 我們便可以開始進行實際的無人機攝影，該環(huán)節(jié)就是無人機測繪過程當中起到主導(dǎo)和決定性作用的一個程序和環(huán)節(jié)，因此要更加高度的重視，它是對整體的測繪質(zhì)量有實質(zhì)性影響的核心工作，結(jié)合實際的操作實踐，應(yīng)當做好以下幾項工作：一是要充分利用好北斗衛(wèi)星定位和GPS等定位技術(shù)、遙控測量技術(shù)、遠程控制和計算機獨立控制技術(shù)，實現(xiàn)無人機姿態(tài)和飛行速度保持在合理的范圍內(nèi)。二是在像控點的位置對待測量目標進行多次重復(fù)的拍攝實驗，從而結(jié)合其成像的清晰度來對相機的性能指標進行不斷地優(yōu)化調(diào)整，以保證最后的影像清晰度最高。

3.7 三角測量中的應(yīng)用

該航測及實施通常是在較大范圍內(nèi)開展策略，如果地面控制點不合理，難以滿足航拍測量需求，那么需要用到空中三角測量法來開展校正，以此來彌補拍攝測量的缺陷。當然測量結(jié)果的準確度是確定測繪數(shù)據(jù)的關(guān)鍵性指標，在具體的操作中要對數(shù)據(jù)做好采集和處理，并且就無人機的飛行路線和飛行方式進行嚴格的管控，以保證測繪數(shù)據(jù)與實際需求相符[3]，根據(jù)外部影像來開展計算，結(jié)合相關(guān)軟件來減少非正常因素的影響，并且對地形復(fù)雜地區(qū)的航測數(shù)據(jù)信息可以更好地修正，提升其精準度。

3.8 信息數(shù)據(jù)的有效處理

外業(yè)測繪實現(xiàn)之后，就要抓緊進行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)信息的采集編排和整理，因為需要滿足城市地形圖的比例精度要求，需要開展空間三角測量，同時之后就要對外業(yè)拍攝的影響因素如平面坐標進行調(diào)整，并且利用拼接處理方式來處理平臺中的像片，之后利用校正系統(tǒng)去做好控制點的校對和修正，以此消除信息中的畸變系數(shù)。在三角測量數(shù)據(jù)處理后，就需要將全部數(shù)據(jù)深入到相應(yīng)軟件中，開展內(nèi)定向與相機畸變作業(yè)。該項流程應(yīng)當交由專業(yè)人員處置，在實現(xiàn)地形測繪后，就可以獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，也可以利用其中的測量數(shù)據(jù)結(jié)果。在采編作業(yè)實現(xiàn)后，還要交由專業(yè)的人員開展檢查復(fù)核，如果發(fā)生相關(guān)問題，就需要再次進行外業(yè)繪制，在調(diào)繪后，繼續(xù)重復(fù)上述步驟，最終使得地形圖符合相關(guān)要求。

4 未來無人機在現(xiàn)代測繪應(yīng)用中的發(fā)展趨勢

今后的發(fā)展趨勢依然集中在相關(guān)技術(shù)的改革創(chuàng)新和變革發(fā)展方面。一是數(shù)字化水平不斷攀升，這是測繪技術(shù)轉(zhuǎn)型的一個必然方向，數(shù)據(jù)的價值愈發(fā)的受到重視，其整體的智能化水平在持續(xù)的上升，在城市規(guī)劃的測量結(jié)束后，就可以利用大數(shù)據(jù)的分析技術(shù)和數(shù)字化的繪圖技術(shù)來編制圖紙，我們要做的主要工作是對前期的程序進行編制和設(shè)計。二是智能化水平的不斷攀升。 智能化與數(shù)字化之間的關(guān)系是相輔相成的，從實際的應(yīng)用角度來看，智能化更符合具體的測繪需要，也能達到相關(guān)測繪的要求，在當前城市規(guī)劃前期的測繪當中，一些人工智能技術(shù)已經(jīng)在相關(guān)領(lǐng)域嶄露頭角，例如在檢測收集的數(shù)據(jù)，如果監(jiān)測到了數(shù)據(jù)的誤差較大就能做出提示，技術(shù)人員也可盡快核實確保使用數(shù)據(jù)的可靠性，為之后的繪圖工作打基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

與傳統(tǒng)的人工測繪相比，無人機航測在效率、成本和操作便利化程度方面優(yōu)勢突出，值得深入探究。以便更好實現(xiàn)無人機航拍攝影測量技術(shù)在現(xiàn)代測繪技術(shù)的實際應(yīng)用，推動了無人機技術(shù)在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，也促進了現(xiàn)代測繪領(lǐng)域更好發(fā)展。本文對當前的無人機航測技術(shù)的主要應(yīng)用優(yōu)勢和現(xiàn)狀進行了分析，特別是在城市規(guī)劃測繪中的關(guān)鍵作用進行了全面的分析，通過傳統(tǒng)人工測繪和無人機技術(shù)測繪的比較可以發(fā)現(xiàn)，此技術(shù)具有操作方法簡化、整體成本低廉、數(shù)據(jù)采集迅速、數(shù)據(jù)質(zhì)量精確度高等優(yōu)勢，可以更好地滿足多種地形條件的使用，應(yīng)用拓展?jié)摿κ值木薮?，能夠有效地促進測繪領(lǐng)域的發(fā)展，對于現(xiàn)代城市規(guī)劃作業(yè)的推動作用也是十分明顯的。

參考文獻：

[1] 周志峰，安志宏，鄭少開，等.無人機傾斜攝影技術(shù)在自然資源督察中的探索與實踐[J].工程勘察，2021， 49（03）：43-46.

[2] 陳成斌.基于無人機傾斜攝影的房地一體化農(nóng)村宅基地測量方法[J].測繪與空間地理信息，2020，43（03）：197-200.

[3] 李軍軍.工程測繪中激光雷達測繪技術(shù)的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（12）：45.