工程測(cè)繪中無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)的運(yùn)用

李 明

當(dāng)前，在經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的背景下，人們對(duì)工程建設(shè)質(zhì)量的要求越來越高。為了促進(jìn)工程測(cè)繪工作不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，人們運(yùn)用新型技術(shù)來不斷提升測(cè)繪的準(zhǔn)確性，進(jìn)而為開展后續(xù)工程建設(shè)工作提供有力保障。無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)是新興的航測(cè)技術(shù)，有助于提高工程測(cè)繪的質(zhì)量。因此，對(duì)于有關(guān)工作人員來說，在工程測(cè)繪中必須要重視無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)的合理應(yīng)用，這是尤為重要的，否則就不能提高工程測(cè)繪效率，更加談不上推動(dòng)我國工程測(cè)繪領(lǐng)域健康有序發(fā)展。

1 無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)的有關(guān)簡(jiǎn)介

無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)是對(duì)空間的一種導(dǎo)航技術(shù)，利用無人機(jī)來測(cè)繪較為復(fù)雜的地形?，F(xiàn)如今，人們進(jìn)入高科技社會(huì)，運(yùn)用高科技手段，能夠定位世界上各個(gè)空間區(qū)域，然后再結(jié)合各項(xiàng)全球定位模式設(shè)備的數(shù)據(jù)來合理分析，以保證在工程測(cè)繪中無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)得到科學(xué)應(yīng)用。此技術(shù)在很大程度上能夠?yàn)楣こ虦y(cè)繪有關(guān)人員提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，能夠讓工作人員在工程測(cè)繪中迅速獲取到具體的地形地勢(shì)。以前傳統(tǒng)的地面測(cè)繪信息采集都是利用載人飛機(jī)獲得，然而需要支付很高的成本，而且多數(shù)情況下天氣條件容易對(duì)其造成影響，信息更新非常緩慢，勢(shì)必阻礙測(cè)繪工作的發(fā)展。但是無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)的周期較短、成本很低、成像相當(dāng)清晰、操作方便，可以顯著的改善傳統(tǒng)測(cè)繪信息采集。在數(shù)字化時(shí)代下，無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)發(fā)展較為成熟，并已經(jīng)實(shí)現(xiàn)普遍應(yīng)用，尤其是在工程測(cè)繪中無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)是一項(xiàng)重要的技術(shù)，給工程測(cè)繪工作帶來了極大的便利。

圖1 無人機(jī)遙感測(cè)繪圖

2 我國無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)的現(xiàn)狀

技術(shù)日益創(chuàng)新發(fā)展，很多國家都開始探究無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)，尤其是應(yīng)用在軍事領(lǐng)域中，加強(qiáng)國防能力。我國無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)研發(fā)起步相當(dāng)遲，然而有著很強(qiáng)的創(chuàng)新能力，很快就獲得許多成就，與發(fā)達(dá)國家之間的差距日益縮小。尤其是最近幾年的發(fā)展速度日益加快，國家許多國家都對(duì)我國無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)抱有期望，這就表示我國無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)水平不斷提高。在投入研發(fā)無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的過程中，我國遙感技術(shù)也日益進(jìn)步，其創(chuàng)新能力越來越強(qiáng)，在技術(shù)融合的時(shí)代背景下，無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)與遙感技術(shù)的相結(jié)合促進(jìn)社會(huì)每個(gè)行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展，在新的領(lǐng)域日益發(fā)展，在很多領(lǐng)域都起到至關(guān)重要的作用，比如：搶險(xiǎn)救災(zāi)以及遠(yuǎn)景拍攝等等。盡管無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)日益發(fā)展，不斷完善，然而在具體應(yīng)用中依舊存在諸多問題，必須要不斷調(diào)整，積極完善提升，只有這樣才可以在更多的領(lǐng)域中真正實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。

3 無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

3.1.1 精準(zhǔn)水平較高

在無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)中坐標(biāo)系運(yùn)用的單位通常是以大地向量為主。坐標(biāo)系選取的首個(gè)步驟是選定坐標(biāo)中心，根據(jù)確定的緯度以及經(jīng)度來確定測(cè)繪位置其中一個(gè)點(diǎn)的位置，將其作為坐標(biāo)中心來描述以及測(cè)量。在地表表面的每個(gè)位置都能結(jié)合地理坐標(biāo)系來描述數(shù)據(jù)。在選擇坐標(biāo)系后結(jié)合各個(gè)工作需求以及探測(cè)位置需求來調(diào)整坐標(biāo)系和基準(zhǔn)，所以針對(duì)測(cè)繪工程來講，無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)的精準(zhǔn)性相當(dāng)高。每個(gè)坐標(biāo)系和基準(zhǔn)的選擇，都是沒有任何變化的。在相對(duì)變化中必須要確保數(shù)據(jù)的時(shí)效性以及可靠性，只有這樣才可以將工程測(cè)繪中無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)的高精準(zhǔn)性充分體現(xiàn)出來。

3.1.2 測(cè)量時(shí)間較短

無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)之所以能夠在工程測(cè)繪中得到廣泛的應(yīng)用，其主要原因是該技術(shù)測(cè)量時(shí)間較短，測(cè)量效率較高。對(duì)于土木工程而言，工程測(cè)繪是重大的工程，其測(cè)繪工作則依賴于無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)。應(yīng)用無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)，人們能夠在野外測(cè)量中將傳統(tǒng)測(cè)繪的不足徹底打破，在較短的時(shí)間內(nèi)真正實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)的定位系統(tǒng)，顯著改善傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)測(cè)繪技術(shù)以及靜態(tài)測(cè)繪技術(shù)定位花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間的問題。與傳統(tǒng)的測(cè)繪方法相比之下，無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)具有較強(qiáng)的時(shí)效性。

3.1.3 操作簡(jiǎn)單，應(yīng)用方便

結(jié)合調(diào)查資料表明，很多大型測(cè)繪工程的發(fā)展都離不開無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)，該技術(shù)為建筑工程創(chuàng)造了極大的效益，并且該技術(shù)操作非常簡(jiǎn)單，在應(yīng)用過程中相當(dāng)方便。工作人員能夠采集這些地理信息，然后馬上繪制圖像，利用地理信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠準(zhǔn)確迅速高效的繪制圖像，而運(yùn)用地理信息技術(shù)確保工程測(cè)繪的精準(zhǔn)度，在繁瑣復(fù)雜的工作中運(yùn)用無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)，不僅可以顯著提升工作效率，而且減少工作失誤。在大型工程中無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)是重要的技術(shù)之一，工作人員需要對(duì)其合理利用且不斷創(chuàng)新發(fā)展。在具體應(yīng)用中也能掃描建筑影像，再進(jìn)行科學(xué)的處理，將其繪制成圖像。無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)是利用接收機(jī)接收其的數(shù)據(jù)，比如：衛(wèi)星，根據(jù)其方程式，將位置信息數(shù)據(jù)準(zhǔn)確計(jì)算出來，明顯縮減測(cè)量工作過程中產(chǎn)生的經(jīng)費(fèi)，而且操作靈活方便，也能夠?qū)鹘y(tǒng)測(cè)量中一些過渡點(diǎn)的測(cè)量工作直接省略，如此一來，應(yīng)用既方便，又實(shí)用。

3.1.4 投資少

相對(duì)于原來項(xiàng)目中的測(cè)量以及制圖技術(shù)而言，無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)操作相對(duì)簡(jiǎn)單，而且能夠減少成本，顯著提升測(cè)量以及制圖的精確性，當(dāng)無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)獨(dú)立運(yùn)用時(shí)，操作人員也能對(duì)無人機(jī)進(jìn)行控制，這就說明無人機(jī)便于操作，而且在訓(xùn)練結(jié)束后操作人員也能自己操作無人機(jī)。就施工單位來講，該工作方法能夠避免人員使用中浪費(fèi)很多資源，提升測(cè)繪的準(zhǔn)確度，而且保證測(cè)繪質(zhì)量。無人機(jī)體積較小，不會(huì)占用很大的空間，能夠減少成本。在使用無人機(jī)過程中操作人員能夠在短暫訓(xùn)練后進(jìn)行使用。除此之外，無人機(jī)方便維護(hù)，這樣就可以省去租賃地點(diǎn)的費(fèi)用。

3.2 無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)的缺點(diǎn)

無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)，一般來講，其機(jī)體很輕，然而因?yàn)闄C(jī)體很強(qiáng)，在飛機(jī)上升時(shí)很有可能被風(fēng)力影響，導(dǎo)致飛行不夠穩(wěn)定，無法獲取清晰的影像。目前，大多數(shù)普通無人機(jī)都尚未配備一些高精度的傳感器，所以不能獲得精度很高的圖像以及信息，更加很難真正滿足部分大比尺的有關(guān)要求，因?yàn)闊o人機(jī)是利用人員對(duì)其操作，利用傳感器傳遞信號(hào)做好各項(xiàng)操作，所以需要使用許多通訊系統(tǒng)，黑客在大多數(shù)情況下容易對(duì)其造成干擾，造成一些安全問題出現(xiàn)。

圖2 強(qiáng)干擾下無人機(jī)測(cè)繪示意圖

4 無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)在工程測(cè)繪中的具體應(yīng)用

4.1 測(cè)繪影像的獲得和處理

在應(yīng)用無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)進(jìn)行工程測(cè)繪前，必須要提前確定其飛行的具體路線，而且選擇合適的試飛場(chǎng)地以及試飛條件來進(jìn)行試飛。當(dāng)其到達(dá)測(cè)試區(qū)后，有關(guān)工作人員必須要完成像控工作，讓無人機(jī)可以高效投入到工作中。在作業(yè)過程中因?yàn)闊o人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)充分利用其GPS 定位系統(tǒng)來準(zhǔn)確定位測(cè)繪區(qū)，并組成精確的坐標(biāo)系統(tǒng)，包括高程系統(tǒng)、平面坐標(biāo)系統(tǒng)等等。同時(shí)也會(huì)自動(dòng)調(diào)整測(cè)繪影像成像的比例尺寸以及分辨率等等，進(jìn)而在空中測(cè)繪過程中，能夠借助其三維模型來有效處理拍攝畫面效果，再加上其像素較高，所呈現(xiàn)的測(cè)繪影像辨識(shí)度以及清晰度都極高，可以使工作人員在較短的時(shí)間內(nèi)獲得工程測(cè)繪影像。除此之外，無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)的DOM 精度以及像控點(diǎn)精度要求很高，因此、可以將工程測(cè)繪的許多測(cè)繪死角以及森林等等測(cè)繪難度大的位置測(cè)繪到，以保證測(cè)繪結(jié)果是十分完整的，為工程項(xiàng)目提供有力的保障。

4.2 測(cè)繪數(shù)據(jù)的采集和處理

對(duì)于無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)來說，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是不可或缺的主要組成部分，在工程測(cè)繪工作開展中往往會(huì)運(yùn)用手動(dòng)與自動(dòng)相融合的方法來迅速采集測(cè)量的數(shù)據(jù)，以確保測(cè)繪數(shù)據(jù)更加的精確。一般來說，其測(cè)量的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)要求相符的無壓縮TIFF 等格式在數(shù)據(jù)系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)。并且對(duì)測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，此遙感技術(shù)也會(huì)應(yīng)用GPS 系統(tǒng)中的有關(guān)軟件將采集的原始數(shù)據(jù)迅速從數(shù)據(jù)采集器向計(jì)算機(jī)導(dǎo)進(jìn)，對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)備份，以顯著提升數(shù)據(jù)安全性。除此之外，無人機(jī)在飛行中容易出現(xiàn)或多或少的偏差，進(jìn)而發(fā)生圖像疊加的情況，這種情況下，其具有的自動(dòng)變焦的數(shù)碼相機(jī)就可以自動(dòng)調(diào)整有關(guān)參數(shù)以及焦距，以提高拍攝影像的質(zhì)感。同時(shí)，對(duì)影像的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄時(shí)，必須要將其在一些介質(zhì)上詳細(xì)記錄，比如：硬盤、軟件等，還將有關(guān)信息在影像上清楚標(biāo)記出來，比如：攝區(qū)代號(hào)以及攝影時(shí)間等等，使影像數(shù)據(jù)信息更加的真實(shí)，更加的有效，進(jìn)而方便在工程建設(shè)過程中可以具有重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。

4.3 在低空作業(yè)中應(yīng)用

無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)通常是在拍攝條件惡劣的情況下開展應(yīng)用，進(jìn)而獲得高質(zhì)量的數(shù)據(jù)信息以及影像，普遍應(yīng)用在很多工作中，主要包括城市建設(shè)、有關(guān)的防火救災(zāi)工作等等。在工程測(cè)繪中也容易出現(xiàn)很多不可控的因素對(duì)測(cè)繪工作的進(jìn)度和測(cè)繪數(shù)據(jù)的精確度等等都產(chǎn)生影響，所以為了確保工程建設(shè)的進(jìn)度，在測(cè)繪中出現(xiàn)部分特殊狀況時(shí)，運(yùn)用無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)進(jìn)行低空作業(yè)。此技術(shù)除了可以自動(dòng)捕捉測(cè)繪圖形以及所拍攝的高清畫質(zhì)影像，也會(huì)借助其專業(yè)的數(shù)據(jù)處理軟件來自動(dòng)化處理各種影像信息，在很大程度上可以實(shí)現(xiàn)測(cè)繪數(shù)據(jù)的充分利用。

4.4 在惡劣的環(huán)境中應(yīng)用

勘測(cè)與測(cè)繪數(shù)據(jù)測(cè)量鏈接往往運(yùn)用航拍技術(shù)。這種方法適用于惡劣的環(huán)境，對(duì)附近的地理環(huán)境有較高要求。如果環(huán)境條件不符合其要求，航拍不能獲取精確數(shù)據(jù)時(shí)，適合采用無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)，盡量將地理?xiàng)l件的阻礙控制在最小化。如果地理環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，運(yùn)用無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)來保證測(cè)量速度，提升測(cè)量精度，保證測(cè)繪工作質(zhì)量。在工程測(cè)繪中應(yīng)用無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)，能夠使測(cè)繪數(shù)據(jù)更加精確。因此，無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)在城市規(guī)劃中得到了廣泛的應(yīng)用，進(jìn)而保證信息的可靠性以及精確性。除此之外，無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)也能在自然資源的利用中普遍應(yīng)用，進(jìn)而顯著提升監(jiān)測(cè)效率。將無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)在工程測(cè)繪中應(yīng)用能夠推動(dòng)行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展，擴(kuò)大測(cè)繪的影響力，提升測(cè)繪效率。并且對(duì)航空攝影技術(shù)有越來越高的需求。測(cè)繪項(xiàng)目不只是局限于一些平坦區(qū)域的測(cè)量，也測(cè)量相對(duì)復(fù)雜的環(huán)境，比如：山區(qū)等等。無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)能夠?qū)y(cè)繪中的潛在情況進(jìn)行有效處理，做好測(cè)繪工作。

4.5 不斷優(yōu)化圖像控制點(diǎn)的測(cè)量過程

為了可以應(yīng)用無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)，需要保證過程優(yōu)化，以更加科學(xué)的應(yīng)用無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)。要想進(jìn)一步優(yōu)化圖像控制點(diǎn)的布局工作，有關(guān)技術(shù)人員必須要科學(xué)控制圖像，而且積極優(yōu)化與更新控制點(diǎn)的測(cè)量過程。首先，應(yīng)該在可控范圍內(nèi)準(zhǔn)確識(shí)別，對(duì)射擊范圍內(nèi)的實(shí)際情況進(jìn)行全面分析，還要檢查在拍攝范圍內(nèi)的自由網(wǎng)是否與有關(guān)要求相符。同時(shí)，也要認(rèn)真檢查免費(fèi)網(wǎng)絡(luò)迅速生產(chǎn)的迅速拼圖的圖像偏差。然后，不斷優(yōu)化圖像控制點(diǎn)測(cè)量程序的布局過程。需要高度重視目標(biāo)測(cè)量區(qū)域的地勢(shì)以及地形，也要對(duì)照片加強(qiáng)質(zhì)量控制，類似于控制點(diǎn)。數(shù)據(jù)收集應(yīng)該有很高的要求，不可以隨意將圖像以及數(shù)據(jù)刪除。最后，完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。無人機(jī)錄制過程中通常會(huì)生成很多數(shù)據(jù)。在設(shè)備中保存該數(shù)據(jù)。信息收集者必須要定期對(duì)一些不必要的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化，防止出現(xiàn)新數(shù)據(jù)起皺以及重疊等情況，而且保證色彩效果以及圖像清晰度。

5 無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)在工程測(cè)繪中應(yīng)用需要注意的問題

5.1 定期檢查有關(guān)設(shè)備

在應(yīng)用無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)開展測(cè)繪工作前，為了可以提升其測(cè)繪效率，工作人員也要定期對(duì)其有關(guān)設(shè)備進(jìn)行認(rèn)真檢查。第一，需要保證有關(guān)設(shè)備與有關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求相符，而且結(jié)合工程測(cè)繪的需求來科學(xué)調(diào)整和優(yōu)化設(shè)備的使用。第二，定期檢查有關(guān)設(shè)備，比如：通訊設(shè)備以及電源系統(tǒng)等等，可以連接航攝平臺(tái)實(shí)施通電檢查，以保證這些系統(tǒng)以及設(shè)備都正常運(yùn)行。第三，在開展遙感測(cè)繪工作過程中也要對(duì)相片的傾角以及重疊度等等進(jìn)行檢查。比如：對(duì)影像質(zhì)量進(jìn)行檢查時(shí)，能夠通過人的肉眼來觀察其效果，包括色彩以及清晰度等等。

5.2 科學(xué)控制飛行與拍攝質(zhì)量

為了使無人機(jī)拍攝工作落實(shí)到位，在使用過程中有關(guān)操作人員必須要有效控制無人機(jī)飛行情況以及拍攝質(zhì)量。第一，按時(shí)進(jìn)場(chǎng)，而且確定有關(guān)的降落以及起飛方法等等，也要加強(qiáng)飛行速度的控制，以獲得高清的測(cè)繪影像。第二，需要合理設(shè)計(jì)與控制無人機(jī)的飛行高度，充分掌握拍攝區(qū)域?qū)嶋H航高與設(shè)計(jì)航高的高度差，還要將其嚴(yán)格控制在正常范圍內(nèi)。同時(shí)，需要對(duì)無人機(jī)的實(shí)際飛行狀態(tài)進(jìn)行合理控制，防止GPS 定位系統(tǒng)出現(xiàn)信號(hào)混亂情況而導(dǎo)致拍攝精確性下降。在無人機(jī)飛行中還要對(duì)其下降以及上升的飛行速率加強(qiáng)控制。此外，作為工作人員，必須要認(rèn)真制定且規(guī)劃安全保護(hù)方案，以確保無人機(jī)安全飛行。在實(shí)際拍攝過程中應(yīng)該保證不會(huì)出現(xiàn)航攝遺漏的情況，一旦發(fā)現(xiàn)這種情況，必須要立刻補(bǔ)射。

6 結(jié)語

總而言之，傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)無法滿足目前市場(chǎng)形勢(shì)的實(shí)際發(fā)展需求，而新型測(cè)繪技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用勢(shì)必是主流發(fā)展趨勢(shì)，所以在工程測(cè)繪中，為了可以突出工程測(cè)繪結(jié)果的合理性以及精確性，應(yīng)該結(jié)合自身需求來進(jìn)一步加強(qiáng)無人機(jī)測(cè)繪及遙感技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)而將其顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)全面發(fā)揮出來，提升工程測(cè)繪結(jié)果的精準(zhǔn)度，以獲得準(zhǔn)確、完整的影像以及數(shù)據(jù)信息，為保證工程建設(shè)正常進(jìn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。