無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪測(cè)量工程中的運(yùn)用

張光軍，苗琦超

(四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川綿陽(yáng)，621000)

1 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)簡(jiǎn)述

1.1 技術(shù)現(xiàn)狀

隨著當(dāng)代新技術(shù)的應(yīng)用，無(wú)人機(jī)獲得了快速發(fā)展，遙感技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。例如，在建筑工程勘察中，低空飛行遙感技術(shù)可以獲得高分辨率的圖像資料和完整的空間數(shù)據(jù)信息。在地理環(huán)境檢測(cè)中，基于無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用，可以發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，從根本上加快經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展速度。但是，遙感技術(shù)的相對(duì)有效性相對(duì)有限，需要與其他技術(shù)相協(xié)調(diào)，以彌補(bǔ)和改進(jìn)技術(shù)短板，以保證測(cè)繪工程中精確測(cè)量的實(shí)際有效性。

1.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

(1)在測(cè)繪工程中，合理使用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可以提高精確測(cè)量的效率。如今，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，尤其是在建筑工程勘察方面。可以完成常規(guī)服務(wù)項(xiàng)目，全方位擴(kuò)大檢測(cè)范圍，提高檢測(cè)效率。當(dāng)檢查效率降低時(shí)，很可能導(dǎo)致緊急事故發(fā)生，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。如果出現(xiàn)緊急情況，可以基于無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)高效解決，減少額外損失。在探測(cè)工作中，可以利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)目的地區(qū)域的信息進(jìn)行校正，獲得更清晰的圖像。

(2)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可以對(duì)不同類型值的物體進(jìn)行檢測(cè)，確保測(cè)繪工程質(zhì)量。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可以滿足相應(yīng)的規(guī)定，檢查范圍比較廣。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在地質(zhì)調(diào)查中的高效應(yīng)用可以增強(qiáng)探測(cè)范圍的機(jī)動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的靈活機(jī)動(dòng)。應(yīng)用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)時(shí)，根據(jù)機(jī)械設(shè)備的先后順序、準(zhǔn)確地測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)直播，提高空間信息的可視化。

2 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 科學(xué)建立測(cè)量網(wǎng)，提高整體測(cè)量精度

(1)根據(jù)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，可以有效操縱測(cè)量精度，維護(hù)測(cè)繪工程信息內(nèi)容的準(zhǔn)確性。無(wú)人機(jī)測(cè)繪系統(tǒng)要依賴全球定位技術(shù)，如靜態(tài)數(shù)據(jù)差分信號(hào)技術(shù)、動(dòng)態(tài)差分信號(hào)技術(shù)等。靜態(tài)數(shù)據(jù)差分信號(hào)技術(shù)是載波通信相角技術(shù)，要保證平面精度坐標(biāo)；動(dòng)態(tài)差分信號(hào)技術(shù)可根據(jù)通信基站對(duì)測(cè)繪工程數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，確保精準(zhǔn)定位的準(zhǔn)確性。

(2)在施工過(guò)程中，當(dāng)梁結(jié)構(gòu)變形或路基開(kāi)裂時(shí)，可利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)準(zhǔn)確設(shè)置精準(zhǔn)測(cè)網(wǎng)，多方位查看工程情況，找到隱患。在無(wú)人機(jī)系統(tǒng)中，可以根據(jù)通信衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸模塊鏈路的技術(shù)將問(wèn)題提交給監(jiān)控中心，及時(shí)處理問(wèn)題，解決安全隱患。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)搭載的通信衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸模塊技術(shù)上聯(lián)動(dòng)，可合理連接測(cè)繪工程物理線路，全面檢測(cè)工程施工現(xiàn)場(chǎng)。當(dāng)建筑施工發(fā)生變化時(shí)，依靠全球定位技術(shù)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的檢測(cè)，調(diào)整項(xiàng)目的施工方案。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在充分利用GPS技術(shù)的基礎(chǔ)上，還可以檢測(cè)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)環(huán)境、溫濕度記錄等信息內(nèi)容。安全運(yùn)營(yíng)人員可以將這些信息內(nèi)容作為編制項(xiàng)目建設(shè)計(jì)劃的依據(jù)。當(dāng)項(xiàng)目信息發(fā)生重大變化時(shí)，他們可以快速、全面地調(diào)整和維護(hù)項(xiàng)目建設(shè)計(jì)劃的可行性分析。在建設(shè)工程勘察中，可以根據(jù)全球定位的技術(shù)性質(zhì)，收集區(qū)域天氣信息，科學(xué)論證數(shù)據(jù)信息，確定氣候要素不利影響，調(diào)整工程建設(shè)方案。

圖1 無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪

2.2 有效利用GPS測(cè)繪工程技術(shù)，確保準(zhǔn)確定位

在正在進(jìn)行的外業(yè)測(cè)繪工程期間，GPS技術(shù)充分發(fā)揮了其明顯的作用，可以保證工程施工現(xiàn)場(chǎng)精確定位的準(zhǔn)確性，合理提高精確測(cè)量效果的精度。逐步在建設(shè)工程勘察工作前，合理有效地利用GPS測(cè)繪工程技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)多方位勘察，建立準(zhǔn)確測(cè)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，做好標(biāo)記工作，從而為后續(xù)測(cè)繪工程工作奠定基礎(chǔ)。

此外，科研人員按照規(guī)范規(guī)定安裝無(wú)線網(wǎng)絡(luò)GPS設(shè)備，保證無(wú)線天線底座的可靠性，保證數(shù)據(jù)信號(hào)無(wú)異常接收，檢測(cè)工程施工現(xiàn)場(chǎng)的施工狀態(tài)。

2.3 結(jié)合各類測(cè)繪工程的技術(shù)特點(diǎn)，充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的使用可以提高測(cè)繪工程信息內(nèi)容的質(zhì)量和數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，滿足測(cè)繪工程工作的要求。在水利水電工程基礎(chǔ)建設(shè)過(guò)程中，根據(jù)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，明確工程建設(shè)的基礎(chǔ)要點(diǎn)，從而在差異交叉點(diǎn)生成網(wǎng)絡(luò)測(cè)繪工程管理系統(tǒng)，保證網(wǎng)格地圖數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性。

此外，利用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，可以完成測(cè)繪工程數(shù)據(jù)信息的共享，全面提高數(shù)據(jù)信息的利用率。測(cè)繪工程數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性也可以用來(lái)考慮測(cè)繪工程技術(shù)方法的有效性。當(dāng)測(cè)繪工程面積較大時(shí)，要有效利用GPS技術(shù)。為此，基礎(chǔ)構(gòu)建了CORS站，實(shí)現(xiàn)測(cè)繪工程區(qū)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，對(duì)測(cè)繪工程區(qū)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)處理和解決。

3 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在建筑測(cè)量工程中的詳細(xì)應(yīng)用

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)也歸屬于相對(duì)性較新的技術(shù)性，其在不一樣領(lǐng)域的運(yùn)用已獲得廣泛認(rèn)同。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在建設(shè)工程地質(zhì)勘探中的必要性日益突顯，早就變成基本建設(shè)工程勘察工作上必不可少的一部分。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)測(cè)出的項(xiàng)目建設(shè)數(shù)據(jù)信息具備十分高的精度，還可以節(jié)約很多的精確測(cè)量時(shí)間。因此，它具有在建筑工程計(jì)量中不可替代的特點(diǎn)。

3.1 在地形測(cè)繪中的應(yīng)用

低空飛行無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)中的高清航拍技術(shù)性在大比例尺精度地形測(cè)繪中得到了顯著的預(yù)期效果。它在測(cè)繪工程地圖中的運(yùn)用具備很高的精度。

可以超過(guò)1：2000的地圖規(guī)則。使用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行地形圖測(cè)量時(shí)，獲取的DOM數(shù)據(jù)信息可以加載到ArcGIS。以后可以單獨(dú)創(chuàng)建房屋、水泥壓板、路面等土層，它也可以完成分層矢量化、郊區(qū)采集的各類等高線的特征點(diǎn)，如房屋、建筑物等，也可以在ArcGIS中顯示。未來(lái)，利用拍攝對(duì)比來(lái)準(zhǔn)確衡量矢量化的特征點(diǎn)，DOM矢量化圖的發(fā)展將逐步完善。為此，要提高最終定量分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.2 在應(yīng)急處理中的應(yīng)用

大地震、山體滑坡等災(zāi)害的發(fā)生，將對(duì)每個(gè)人的生命、健康和財(cái)務(wù)安全造成重大影響。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可用以對(duì)災(zāi)區(qū)及附近地圖開(kāi)展迅速測(cè)繪工程，及時(shí)獲得對(duì)應(yīng)的影象材料，為擬定援救計(jì)劃方案給予靠譜直接的根據(jù)。救治的時(shí)效性和目的性顯著提升。例如青海玉樹(shù)地震后，那時(shí)候大地震災(zāi)區(qū)的地形地貌極其極端，周邊地區(qū)多為山區(qū)。無(wú)法在地震災(zāi)區(qū)開(kāi)展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件，同時(shí)，無(wú)法滿足獲取災(zāi)區(qū)實(shí)時(shí)圖像的規(guī)定。這種對(duì)災(zāi)區(qū)的正確引導(dǎo)造成了影響，改成了無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)。大地震災(zāi)區(qū)即時(shí)影像的獲得和動(dòng)態(tài)查驗(yàn)在具體指導(dǎo)搶險(xiǎn)救災(zāi)中具備重要和關(guān)鍵的實(shí)用價(jià)值。

3.3 在特殊地貌環(huán)境中精密測(cè)量中的應(yīng)用

隨著建設(shè)項(xiàng)目覆蓋范圍的逐步擴(kuò)大，許多建設(shè)項(xiàng)目逐漸遇到了山地或森林等相對(duì)獨(dú)特的自然運(yùn)行環(huán)境。如果采用傳統(tǒng)的項(xiàng)目計(jì)量方法，不僅效率低、成本高，而且計(jì)量工作的準(zhǔn)確同時(shí)也無(wú)法保證項(xiàng)目的順利完成。應(yīng)用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在得天獨(dú)厚的地貌自然環(huán)境中進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，可進(jìn)行無(wú)人機(jī)超低空航拍，更快速準(zhǔn)確地獲得所需的測(cè)量結(jié)果。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)擁有完整、穩(wěn)定的高清航拍系統(tǒng)軟件。在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)層面可以得到較高層次的智能控制系統(tǒng)，其運(yùn)作全過(guò)程沒(méi)有很高的技術(shù)性門檻。因而，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在中國(guó)新農(nóng)村規(guī)劃和國(guó)土規(guī)劃遙感技術(shù)測(cè)繪工程的發(fā)展中有著十分高的實(shí)際意義。即使在建筑工程勘察等更極端的地理環(huán)境中，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)也具有高精度、高效率、快速、準(zhǔn)確、精準(zhǔn)的測(cè)量。

3.4 在城市規(guī)劃中的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在土木工程建設(shè)工程勘察中的主要作用是提高現(xiàn)場(chǎng)精密測(cè)量觀測(cè)值與測(cè)量平差所要求的極限誤差之間的適用性。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在城市建設(shè)規(guī)劃和總體規(guī)劃的精確計(jì)算中的應(yīng)用，可以顯著提高采集數(shù)據(jù)的特征適用范圍和數(shù)據(jù)分析的周期性，充分保證取樣的精確性?，F(xiàn)階段，我國(guó)正處在迅速城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，將無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)運(yùn)用于城市發(fā)展環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集，可以創(chuàng)建更具有易用性和時(shí)效性的地形模型，有效改善大城市的現(xiàn)狀。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)正在采集大都市特殊區(qū)域的空間數(shù)據(jù)?？梢詮亩喾矫婵紤]，為城市發(fā)展提供高分辨率的參考文件，讓基礎(chǔ)設(shè)施工作者更加全面。綜合考慮和分析城市規(guī)劃和建設(shè)條件。但需要特別注意的是，無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中的傾角問(wèn)題會(huì)對(duì)采集到的信息造成影響，因此在進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，應(yīng)對(duì)此類問(wèn)題造成的影響進(jìn)行處理。

3.5 在礦山測(cè)量中的應(yīng)用

生態(tài)資源的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，直接危及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的發(fā)展。社會(huì)發(fā)展對(duì)自然資源的需求還在緩慢增加。因此，有必要進(jìn)一步加強(qiáng)生態(tài)資源的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，在生態(tài)資源設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的全過(guò)程中利用新技術(shù)改善對(duì)地理環(huán)境的不利影響。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用，可為煤炭行業(yè)互聯(lián)網(wǎng)資源的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)總體規(guī)劃提供可靠的信息內(nèi)容參考。尤其是針對(duì)礦山互聯(lián)網(wǎng)資源挖掘基礎(chǔ)建設(shè)區(qū)的惡劣環(huán)境，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可以獲得更全方位、精確的邊遠(yuǎn)地區(qū)生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)信息和影像材料。除此之外，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)還可運(yùn)用于礦山開(kāi)采互聯(lián)網(wǎng)資源開(kāi)發(fā)整個(gè)過(guò)程的生態(tài)環(huán)境管理。

3.6 無(wú)人機(jī)實(shí)景建模技術(shù)

無(wú)人機(jī)實(shí)景建模技術(shù)性質(zhì)是近年來(lái)國(guó)際測(cè)繪工程和遙感技術(shù)行業(yè)不斷發(fā)展的高新技術(shù)。關(guān)鍵的基礎(chǔ)原則是在駕駛艙內(nèi)攜帶一臺(tái)或多臺(tái)偏轉(zhuǎn)監(jiān)控?cái)z像機(jī)，從不同的角度收集圖像。根據(jù)對(duì)三角測(cè)量、幾何校正、同名點(diǎn)和區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)水平進(jìn)行對(duì)比分析，得到每幅傾斜圖像的三坐標(biāo)信息內(nèi)容和三方向角度信息內(nèi)容。進(jìn)而在虛擬三維空間中搭載零件和數(shù)據(jù)信息，得到高精度的三維模型。此時(shí)，可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量?jī)A斜的圖像，并將每個(gè)視頻剪輯電影上的每個(gè)清晰度都匹配到特定位置。適用于無(wú)人機(jī)進(jìn)行合理測(cè)量土石方工程計(jì)算、進(jìn)度報(bào)告、協(xié)助布置活動(dòng)場(chǎng)地。

實(shí)時(shí)拍攝模型基于現(xiàn)場(chǎng)拍攝的照片和視頻，使實(shí)物模型100%真實(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)?？捎糜趯?duì)焦、轉(zhuǎn)向等，以及真實(shí)場(chǎng)景的不同角度。三維實(shí)時(shí)數(shù)字模型包括所有點(diǎn)的位置信息。由于傳統(tǒng)點(diǎn)陣測(cè)量方法的局限性。利用GPS將其轉(zhuǎn)化為具體的數(shù)據(jù)信息，如長(zhǎng)度、總面積、體積等，同時(shí)可以對(duì)數(shù)字模型進(jìn)行準(zhǔn)確精確的測(cè)量，精度高達(dá)厘米。實(shí)時(shí)掃描技術(shù)只需要一系列飛行記錄，對(duì)路基水廠計(jì)量檢定和工程量清單計(jì)量檢定具有很好的價(jià)值。