無人機(jī)遙感測(cè)繪在工程測(cè)繪領(lǐng)域的應(yīng)用思考

曹園東

摘要：在工程項(xiàng)目實(shí)際建設(shè)過程中，通常離不開測(cè)繪作業(yè)開展提供的支持，只有先通過測(cè)繪把握工程信息，才能提高工程建設(shè)的質(zhì)量水平。而相較于傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)，無人機(jī)遙感測(cè)繪本身有著很多競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，因此加強(qiáng)對(duì)該測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪領(lǐng)域的應(yīng)用思考，能夠促使其發(fā)揮更大作用價(jià)值，推動(dòng)工程建設(shè)實(shí)現(xiàn)更好地發(fā)展。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);遙感測(cè)繪;工程領(lǐng)域;

以無人機(jī)遙感測(cè)繪在工程測(cè)繪領(lǐng)域的應(yīng)用為研究對(duì)象，對(duì)無人機(jī)遙感測(cè)繪的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，并結(jié)合實(shí)際測(cè)繪案例，分析了無人機(jī)遙感測(cè)繪在工程測(cè)繪領(lǐng)域的應(yīng)用，最后對(duì)無人機(jī)遙感測(cè)繪在工程測(cè)繪領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了相應(yīng)思考。

1 無人機(jī)遙感測(cè)繪的優(yōu)勢(shì)

相較于其他測(cè)繪技術(shù)，無人機(jī)遙感測(cè)繪有著以下幾點(diǎn)顯著優(yōu)勢(shì)：

1）測(cè)繪工作開展更加高效。

無人機(jī)遙感測(cè)繪能夠無視地形的阻礙，在空中進(jìn)行測(cè)繪，因此實(shí)際測(cè)繪范圍更大，測(cè)繪效率更高。正常情況下，每臺(tái)無人機(jī)1 d能夠完成200 km2～300 km2的測(cè)繪工作，且由于空中視角更加多變，實(shí)際獲得的測(cè)繪數(shù)據(jù)也更加準(zhǔn)確，更有利于測(cè)繪質(zhì)量的提升。

2）測(cè)繪尺度更大，整體更具宏觀性。

通過應(yīng)用無人機(jī)遙感測(cè)繪，能夠直接拍攝測(cè)繪目標(biāo)的模型數(shù)據(jù)，得到更加宏觀全面的測(cè)繪信息。不僅如此，如果實(shí)際測(cè)繪工作量較大，還能同時(shí)派遣多架無人機(jī)實(shí)施測(cè)繪作業(yè)，并且在實(shí)際測(cè)繪過程中，還能夠進(jìn)行多光譜遙感分析，因此能夠獲得更高質(zhì)量的測(cè)繪數(shù)據(jù)信息，更有利于滿足實(shí)際的測(cè)繪需要。

3）測(cè)繪數(shù)據(jù)處理效率高。

通過采用無人機(jī)遙感獲得的測(cè)繪數(shù)據(jù)，在后續(xù)處理過程中，由于應(yīng)用了很多先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理軟件，因此同樣有著較高的數(shù)據(jù)信息處理效率，且數(shù)據(jù)失真率也比較低，能夠獲得更加全面地測(cè)區(qū)信息。與此同時(shí)，這些數(shù)據(jù)信息在實(shí)際應(yīng)用方面，同樣能夠與其他系統(tǒng)充分展開結(jié)合，使得測(cè)繪數(shù)據(jù)信息的價(jià)值得到充分地利用與彰顯。

2 無人機(jī)遙感測(cè)繪在工程測(cè)繪領(lǐng)域中的應(yīng)用

2.1 測(cè)區(qū)概況分析

以某無人機(jī)燃?xì)飧删€測(cè)繪工程項(xiàng)目為例，本項(xiàng)目起自A調(diào)壓站圍墻外2 m， 止于B調(diào)壓計(jì)量站。本管道管徑為D 508 mm， 設(shè)計(jì)壓力1.6 MPa， 線路長(zhǎng)度約34.0 km， 共設(shè)置2座調(diào)壓計(jì)量站，分別為A調(diào)壓計(jì)量站和B調(diào)壓計(jì)量站，干線設(shè)置6座支管閥井，3座階段閥井。本次測(cè)量實(shí)際完成工作量如下：

1）首級(jí)平面，完成93個(gè)圖根GPS控制點(diǎn)測(cè)量。

2）測(cè)區(qū)范圍內(nèi)的1∶500地形圖測(cè)量，長(zhǎng)度約34 km。

2.2 儀器設(shè)備配置

在本次無人機(jī)遙感測(cè)繪項(xiàng)目中。在設(shè)備使用前，還需要對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)。投入到本工程項(xiàng)目所使用的測(cè)量?jī)x器、設(shè)備均經(jīng)法定計(jì)量單位檢定合格;各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足相關(guān)規(guī)范要求;開工前所有儀器均按規(guī)范要求進(jìn)行自檢，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

2.3 控制測(cè)量

根據(jù)業(yè)主提供的燃?xì)飧删€一期工程初步線路圖，考慮到沿線環(huán)境情況及航測(cè)成圖要求、項(xiàng)目實(shí)施的可操作性，控制測(cè)量采用本省CORS網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量方法實(shí)施;經(jīng)統(tǒng)籌細(xì)分，對(duì)燃?xì)飧删€一期工程19 km長(zhǎng)度布設(shè)了93個(gè)控制點(diǎn)（像控點(diǎn)）。像片控制點(diǎn)選點(diǎn)應(yīng)符合以下規(guī)定：

1）像片控制點(diǎn)的目標(biāo)影像應(yīng)清晰，易于判刺和立體量測(cè)。

2）像片控制點(diǎn)宜能公用，單航線宜布設(shè)在航向3片重疊范圍內(nèi)，多航線宜布設(shè)在航向及旁向6片或5片重疊范圍內(nèi)，并確保像片控制點(diǎn)在相鄰各片的影像都清晰。

3）高程控制點(diǎn)點(diǎn)位目標(biāo)應(yīng)選在高程起伏較小的地方，以線狀地物的交點(diǎn)為宜。

4）像片控制點(diǎn)點(diǎn)位距像片邊緣不應(yīng)小于150像素。

5）測(cè)區(qū)四角及航線交叉處應(yīng)布設(shè)像控點(diǎn)。像片控制點(diǎn)布設(shè)方法包括全野外布點(diǎn)、區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)和航線網(wǎng)絡(luò)布點(diǎn)，各布點(diǎn)方法的適用范圍如下：首先是全野外布點(diǎn)法，適用范圍為1∶500比例尺站場(chǎng)和穿跨越測(cè)量;然后是區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)，適用范圍為1∶1 000～1∶2 000比例尺站場(chǎng)、穿跨越和線路帶狀地形圖測(cè)量;最后是航線網(wǎng)布點(diǎn)方法，適用范圍是1∶1 000～1∶2 000比例尺線路帶狀地形圖測(cè)量。在本次測(cè)繪項(xiàng)目工程中，采用了區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)的方法進(jìn)行布點(diǎn)。

2.4 像控點(diǎn)布設(shè)方案

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，并結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際情況，在本測(cè)區(qū)內(nèi)布設(shè)93個(gè)像控點(diǎn)。測(cè)量采用三腳架方式架設(shè)GPS天線進(jìn)行作業(yè)，測(cè)量過程中儀器的圓氣泡應(yīng)嚴(yán)格對(duì)中，每測(cè)回觀測(cè)符合下列規(guī)定：

1）觀測(cè)前對(duì)儀器進(jìn)行初始化設(shè)置;2）觀測(cè)值在得到RTK固定解且收斂穩(wěn)定后開始記錄;3）每測(cè)回自動(dòng)觀測(cè)值不少于10次，并應(yīng)取平均值作為定位結(jié)果;4）經(jīng)緯度應(yīng)記錄到0.000 01″，平面坐標(biāo)和高程記錄到0.001 m。每個(gè)控制點(diǎn)（像控點(diǎn)）在網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量3測(cè)回，每測(cè)回之間平面坐標(biāo)分量不超過2 cm， 垂直坐標(biāo)分量不超過3 cm， 取各測(cè)回結(jié)果平均值作為最終觀測(cè)成果。控制點(diǎn)（像控點(diǎn)）精度滿足規(guī)范要求后，通過郵件發(fā)送至省地理信息中心進(jìn)行解算。檢查結(jié)果：解算完成后，成果經(jīng)檢查合格滿足要求可作為控制點(diǎn)使用。

2.5 飛行航線規(guī)劃

1）無人機(jī)航片重疊度。

無人機(jī)在開展遙感航拍前，應(yīng)以拍攝區(qū)域?qū)嶋H情況為依據(jù)，開展航線規(guī)劃，要求拍攝航線覆蓋整個(gè)航拍測(cè)區(qū)，并能夠確保最終航拍的質(zhì)量與效果。從國(guó)家發(fā)布的《數(shù)字低空航空攝影規(guī)范》中我們能夠了解到，在實(shí)際開展航拍時(shí)，針對(duì)航向重疊度，要求控制在60%～80%之間，最低不能低于53%;而針對(duì)旁向重疊度，通常要求在15%～60%之間，最低不得低于8%。本測(cè)區(qū)地勢(shì)平坦，地形高差較小，因此本測(cè)區(qū)按一個(gè)航攝分區(qū)進(jìn)行航攝飛行，航向重疊度80%，旁向重疊度70%。

2）飛行高度規(guī)劃。

飛行高度也是航線規(guī)劃中十分重要的一步，此處飛行高度指飛機(jī)與拍攝區(qū)域地面的相對(duì)高度，而并非飛機(jī)飛行中的實(shí)際海拔高度。不同的飛行高度會(huì)對(duì)成像效果有一定的影響，同時(shí)也會(huì)影響航向、旁向的重疊度。因此應(yīng)尋找一個(gè)較為合適的飛行高度進(jìn)行拍攝。航攝高度取決于其鏡頭的主距，其鏡頭主距為28 mm。影像的地面分辨率為0.05 m， 數(shù)字航空攝影的地面分辨率取決于飛行高度，如下所示：

H=f×GSD/ α。

其中，H為無人機(jī)飛行高度;f為鏡頭主距;α為像元尺寸;GSD為地面分辨率，因此本測(cè)區(qū)飛行相對(duì)航高為215 m。

3）飛行航線設(shè)計(jì)。

本測(cè)區(qū)航線按照南北方向設(shè)計(jì)。

2.6 數(shù)字線劃地形圖數(shù)據(jù)采集與處理

采用MapMatrix等全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站進(jìn)行立體數(shù)字測(cè)圖。主要遵循“內(nèi)業(yè)定位，外業(yè)定性”的原則。利用航空數(shù)字影像建立立體模型，采集全要素?cái)?shù)據(jù)，生成圖形文件。1∶500作業(yè)方法采用“兩內(nèi)兩外”進(jìn)行，即外業(yè)像控、內(nèi)業(yè)測(cè)圖、修補(bǔ)測(cè)、內(nèi)業(yè)編輯。

在地形圖內(nèi)業(yè)處理方面，內(nèi)業(yè)處理將GPS和全站儀內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)硬盤上，并利用CASS7.0地形成圖系統(tǒng)，將坐標(biāo)點(diǎn)展繪到CAD中，然后根據(jù)外業(yè)繪制的草圖繪制地形圖。圖形編輯參照《1∶500 1∶1 000 1∶2 000地形圖圖式》圖式要求進(jìn)行，處理完成后進(jìn)行圖面檢查，并存儲(chǔ)為DWG格式文件，繪制成圖。測(cè)圖比例尺為1∶500。

3 無人機(jī)測(cè)繪在工程測(cè)繪領(lǐng)域中的思考

首先，從無人機(jī)測(cè)遙感測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪環(huán)境中的應(yīng)用情況來看，針對(duì)于航空攝影技術(shù)，面對(duì)一些測(cè)繪條件較差區(qū)域，很難發(fā)揮其作用價(jià)值。而采用無人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)，上述問題則得到了妥善解決。究其原因在于，無人機(jī)遙感由于搭載了無人機(jī)設(shè)備，且設(shè)備本身具有的體型比較小，在空中更加自由靈活，不會(huì)受到起降條件的限制，不僅可高空飛行擴(kuò)大范圍，還能開低空飛行，提升測(cè)繪精度，且無視測(cè)繪地面環(huán)境的優(yōu)劣，直接控制完成攝影測(cè)量，因此這種無人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)更受測(cè)繪人員青睞。與此同時(shí)，在遙感技術(shù)的支持下，實(shí)際獲得的航空影像精度也比較高，更加便于相應(yīng)人員了解實(shí)際的測(cè)區(qū)情況。在無人機(jī)遙感技術(shù)各種數(shù)據(jù)處理軟件的支持下，工程測(cè)繪所獲得影像呈現(xiàn)更加精細(xì)，更為清晰，并且獲得的測(cè)繪數(shù)據(jù)也會(huì)呈現(xiàn)出更多的更高質(zhì)量信息，這都為測(cè)繪工作高效開展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

在工程測(cè)繪領(lǐng)域中，相較于其他測(cè)繪技術(shù)，無人機(jī)遙感測(cè)繪最為顯著的優(yōu)勢(shì)便是無視地面環(huán)境，能夠直接在低空或者高空開展測(cè)繪工作，不僅提升了測(cè)繪工作效率，還提高了測(cè)繪質(zhì)量水平。因此有必要加強(qiáng)對(duì)該測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐分析，并對(duì)其進(jìn)行深度思考，推動(dòng)工程測(cè)繪實(shí)現(xiàn)更好地發(fā)展。

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