測繪工程中無人機的應用流程及要點研究

閆鴻鐸

（廣西尺度測繪地理信息有限公司，廣西 南寧 530023）

隨著現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，無人機技術已經(jīng)走出實驗室，融入了眾多領域，其中測繪工程領域尤為引人注目。傳統(tǒng)測繪方法在效率和成本上面臨著一些限制，而無人機以其高效、靈活和準確的特點，為測繪工程帶來了全新的可能性。在復雜多變的地形環(huán)境中，無人機可以高效獲取空中數(shù)據(jù)，為土地測繪、地形建模、資源管理等提供精確數(shù)據(jù)支持[1]。本文將探討無人機在測繪工程中的應用流程及關鍵要點，旨在深入了解無人機技術在測繪領域的嶄新應用，為未來測繪工作提供更加智能、高效的解決方案。

1 航拍技術要點

航拍技術的優(yōu)越性在于它的高效性和全面性，然而要發(fā)揮其優(yōu)勢，合理的航線規(guī)劃、飛行高度的控制以及航拍時間的安排都是至關重要的，這些要點相互協(xié)作，共同保障著無人機航拍的質量和效果。在航線規(guī)劃階段，需要根據(jù)測繪工程的實際需求和地形特點，合理規(guī)劃飛行航線，確保數(shù)據(jù)能夠全面覆蓋目標區(qū)域。綜合考慮地形起伏、自然障礙物以及安全飛行的要求，確定飛行路徑的設計，以達到最佳的數(shù)據(jù)采集效果。同時，合理的航線規(guī)劃也可以最大程度地減少航拍過程中的時間和能源浪費，提高工作效率。飛行高度的選擇直接影響著圖像的分辨率和數(shù)據(jù)的精度。對于地形復雜的區(qū)域，需要根據(jù)地物的高度和特點進行相應的調整。過高的飛行高度可能會造成數(shù)據(jù)缺失，而過低的飛行高度則容易引發(fā)碰撞風險。因此，在飛行前需要對目標區(qū)域的地形進行詳細分析，合理選擇飛行高度，以保證圖像的質量和數(shù)據(jù)的準確性。不同時間段的光照、氣象條件等都會對航拍結果產(chǎn)生影響。選擇在光線充足、天氣穩(wěn)定的時段進行航拍，可以獲得更清晰、更準確的圖像數(shù)據(jù)。同時，航拍時間的安排還需要兼顧飛行器的電量、任務的緊急程度等因素，確保航拍任務的順利進行。

2 無人機測繪遙感系統(tǒng)技術要點

在無人機應用流程中，無人機測繪遙感系統(tǒng)技術的要點涵蓋了多個關鍵的方面，從傳感器的選擇到數(shù)據(jù)的處理，每一個環(huán)節(jié)都直接影響著測繪數(shù)據(jù)的質量和準確性。在選擇傳感器時，需要綜合考慮測繪任務的特點、要求以及環(huán)境條件。例如，對于地形復雜的區(qū)域，選擇分辨率較高的小型數(shù)碼相機可以獲取更為精細的圖像數(shù)據(jù)，而對于大范圍的測繪任務，選擇多光譜傳感器可以獲取更多的地物信息[2]。此外，傳感器的校準和定標也是確保數(shù)據(jù)準確性的關鍵步驟，只有在傳感器準確可靠的基礎上，才能獲得具有實際應用價值的測繪數(shù)據(jù)。在無人機航拍過程中，設備的穩(wěn)定性和自動化程度會直接影響數(shù)據(jù)采集的效率和質量?，F(xiàn)代的無人機配備了先進的自動駕駛系統(tǒng)和飛控設備，能夠實現(xiàn)高度自主的飛行和數(shù)據(jù)采集。無人機的飛行高度和速度也需要根據(jù)具體情況進行合理的設定，以確保獲取的圖像數(shù)據(jù)具有足夠的重疊度和覆蓋范圍，以支持后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析工作。此外，通過對采集到的圖像數(shù)據(jù)進行拼接、糾正、校正等一系列處理，可以生成高質量的測繪數(shù)據(jù)產(chǎn)品。在這個過程中，準確的定位和匹配技術能夠保證不同航片之間的圖像精準疊加，而數(shù)字影像處理技術能夠消除圖像失真和色差，提升數(shù)據(jù)的可用性和準確性。

3 航攝準備要點

航攝準備涵蓋了一系列重要要點，從搭載設備到飛行路線規(guī)劃，每一個環(huán)節(jié)都直接影響著航拍的效果和數(shù)據(jù)質量。在現(xiàn)代測繪中，CCD 數(shù)碼相機和激光掃描儀等設備成為常見的選擇。數(shù)碼相機能夠捕捉高分辨率的圖像，而激光掃描儀則可以獲取地面的三維點云數(shù)據(jù)。通過合理選擇和搭載這些設備，無人機可以實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的采集，從而更準確地還原地表特征。在航攝準備過程中，需要設置像控標記點以提供空間定位的參考。像控標記點的設置通?；跍y繪目標的地形和地貌，以及測繪精度要求。這些標記點可以通過GPS 定位或其他測量方法精確布設，用于校正圖像的定位誤差。通過對標記點的精確控制，可以使測繪數(shù)據(jù)具有更高的準確性和穩(wěn)定性。同時，飛行路線的規(guī)劃需要考慮到測繪區(qū)域的地形、障礙物和安全因素，以確保無人機飛行的安全和穩(wěn)定。飛行高度的設定需要根據(jù)任務需求和數(shù)據(jù)分辨率來確定，過低的高度可能導致數(shù)據(jù)質量不足，而過高的高度則可能喪失細節(jié)信息。通過合理規(guī)劃飛行路線和高度，可以最大限度地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的全面采集和高質量獲取。在航攝準備階段還需要考慮數(shù)據(jù)采集的時間窗口和氣象條件。選擇適宜的飛行時間可以減少對光照和陰影的影響，從而提高圖像的質量[3]。此外，了解當?shù)氐臍庀髼l件可以幫助選擇飛行的合適時機，避免惡劣天氣對數(shù)據(jù)采集的干擾。

4 外業(yè)采集流程要點

外業(yè)采集直接關系到后續(xù)數(shù)據(jù)處理和測繪結果的質量。在外業(yè)采集流程中，嚴格遵循規(guī)范流程和技術要點是確保測繪成功的關鍵。首先，在外業(yè)采集中，航向和旁向的重疊度是需要明確控制的重要參數(shù)。航向重疊度和旁向重疊度的設定會影響數(shù)據(jù)的立體重建效果和精度。通常情況下，航向重疊度應在70%～90%，旁向重疊度應在30%以上，這樣可以確保相鄰圖像之間有足夠的共同區(qū)域，便于后續(xù)的匹配和融合。其次，在外業(yè)采集中，攝影參數(shù)的控制也至關重要。攝影參數(shù)包括焦距、飛行高度和分辨率等，它們會直接影響到圖像的質量和地面特征的提取。合理的焦距選擇可以保證圖像清晰度和分辨率的平衡，而飛行高度的設定需要根據(jù)地形和目標特征來確定，以確保圖像能夠捕捉到所需信息。此外，分辨率的控制也需要根據(jù)測繪任務的要求來設定，較高的分辨率可以捕捉更多細節(jié)，但也會增加數(shù)據(jù)處理的難度。同時飛行路線和定點拍照位置的設定也需要精心安排。飛行路線的規(guī)劃要考慮地形、障礙物和安全因素，以確保無人機能夠平穩(wěn)飛行并獲取全面的數(shù)據(jù)。定點拍照位置的選擇需要根據(jù)測繪目標和數(shù)據(jù)需求來確定，關鍵地點的拍照可以提供更精確的定位信息，有助于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析。

5 數(shù)據(jù)處理要點

數(shù)據(jù)處理直接決定了測繪結果的質量和準確性。在數(shù)據(jù)處理階段，我們需要采取一系列措施，以確保獲取的數(shù)據(jù)能夠被準確地轉化為有用的信息。首先，建立測量區(qū)域控制網(wǎng)是數(shù)據(jù)處理的基礎。這意味著我們需要將采集的信息數(shù)據(jù)傳輸至計算機終端，并根據(jù)地理坐標系統(tǒng)建立起一套合理的控制網(wǎng)，以便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析?？刂凭W(wǎng)的建立需要考慮測量精度和數(shù)據(jù)的空間分布，以確保每個數(shù)據(jù)點都能夠被正確地定位。其次，數(shù)據(jù)矢量化和校核是確保數(shù)據(jù)準確性的重要步驟。通過對信息數(shù)據(jù)進行矢量化處理，可以將其轉化為具有空間坐標的矢量要素，從而方便后續(xù)的地理信息系統(tǒng)（GIS）分析。同時，校核數(shù)據(jù)的準確性也至關重要，可以通過與現(xiàn)實場景進行對比，或者與其他已知數(shù)據(jù)進行比對，以排除可能的誤差。此外，數(shù)據(jù)濾波處理也是優(yōu)化測繪結果的重要手段。無人機在飛行過程中可能受到風力、震動等因素的影響，導致獲取的數(shù)據(jù)出現(xiàn)噪聲。為了去除這些噪聲，可以采用濾波算法對數(shù)據(jù)進行平滑處理，從而得到更加平穩(wěn)的測量結果。關鍵處理技術的應用也能夠對測繪結果進行優(yōu)化。例如，PPK 技術、DOM 技術和CCM 技術等都可以在數(shù)據(jù)處理過程中發(fā)揮重要作用。PPK 技術可以提高定位精度，DOM 技術可以對圖像進行剪裁和處理，CCM 技術可以糾正圖像的色差和畸變。選擇合適的處理技術可以有效地提高數(shù)據(jù)處理的效率和準確性。

6 分析測繪結果要點

在分析測繪結果時，我們需要采取一系列要點，以獲得準確的評估和有意義的結論。

結合全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）和實時動態(tài)定位技術（RTK），我們可以進行實地驗證，校準地形高程點的精度[4]。通過與實際地形進行比對，我們可以了解測繪數(shù)據(jù)與現(xiàn)實場景的吻合程度，從而判斷測繪數(shù)據(jù)的準確性。這種實地檢測可以有效地排除誤差，并進一步提高測繪結果的可靠性。分析結果需要考慮多個因素，包括測繪精度、地形特征和數(shù)據(jù)的一致性。我們可以借助地理信息系統(tǒng)（GIS）等工具，對測繪數(shù)據(jù)進行空間分析，以確定數(shù)據(jù)的分布情況和特征。同時，還可以通過制作高程等值線圖和地形圖，直觀地展示測繪數(shù)據(jù)的變化趨勢和地形特征。分析結果還應結合工程實際和決策需求，得出有意義的結論。例如，我們可以根據(jù)測繪數(shù)據(jù)分析地形高低變化，為工程規(guī)劃和設計提供參考。如果測繪數(shù)據(jù)涉及植被覆蓋情況，我們可以評估植被的分布密度和類型，為環(huán)境保護和生態(tài)恢復提供依據(jù)。分析測繪結果還有助于發(fā)現(xiàn)潛在問題和優(yōu)化方案。例如，如果測繪數(shù)據(jù)與實際地形存在較大偏差，我們可以通過進一步的校正和數(shù)據(jù)處理來提高數(shù)據(jù)的準確性。如果測繪數(shù)據(jù)反映了某些地區(qū)的異常情況，我們可以深入分析其原因，并在后續(xù)工程中采取相應的措施。

7 精確定位和導航要點

精確定位和導航?jīng)Q定了無人機的位置和航向信息的準確性，直接影響了測繪數(shù)據(jù)的質量和測繪任務的成功。GPS 系統(tǒng)通過衛(wèi)星信號來確定無人機的位置，為測繪任務提供了空間坐標的基礎數(shù)據(jù)。然而，要確保測繪數(shù)據(jù)的精確性，需要考慮到衛(wèi)星信號的誤差，包括鐘差、大氣層影響和多路徑效應等。因此，精確的GPS 接收器和差分GPS 技術的應用變得至關重要。差分GPS 技術可以通過與參考站進行實時通信，校正衛(wèi)星信號誤差，提高位置測量的準確性，特別是在遙遠地區(qū)或信號較差的情況下。RTK 技術通過使用基準站和移動接收器來提供高精度的位置信息?；鶞收疚挥谝阎鴺说奈恢蒙?，而移動接收器搭載在無人機上?；鶞收竞鸵苿咏邮掌髦g的通信允許實時校正衛(wèi)星信號誤差，實現(xiàn)厘米級的位置精度。這對于需要高精度測繪數(shù)據(jù)的應用尤其重要，如地形建模和土地測繪。慣性導航系統(tǒng)使用加速度計和陀螺儀等傳感器來測量無人機的加速度和角速度，從而計算出其運動軌跡。雖然慣性導航系統(tǒng)不依賴于外部信號，但隨著時間的推移，誤差會累積，導致定位不準確。因此，通常將GPS 和RTK與慣性導航系統(tǒng)相結合，以實現(xiàn)高精度的位置和航向測量。

8 安全和法規(guī)要點

安全和法規(guī)在無人機測繪工程中既是保障飛行安全的基石，也是確保合法合規(guī)操作的關鍵。我國針對無人機的使用制定了一系列法規(guī)和規(guī)定，以確保飛行的合法性和安全性。操作者必須了解并嚴格遵守這些法規(guī)，包括飛行高度限制、飛行時間限制、禁飛區(qū)域和敏感區(qū)域的規(guī)定等。同時，必須獲得相應的無人機飛行許可證，并確保許可證的合法有效。違反航空法規(guī)可能會導致嚴重的法律后果，包括罰款和刑事責任。為了確保飛行的安全性，政府和民航部門設立了飛行限制區(qū)域，通常包括機場、軍事設施、城市區(qū)域和其他特殊區(qū)域。無人機操作者必須事先了解并遵守這些限制，避免進入禁飛區(qū)域[5]。在飛行前，應當使用無人機航拍規(guī)劃工具和航拍規(guī)劃軟件，確認飛行路徑和區(qū)域是否受到限制，以確保飛行的合法性和安全性。操作者需要充分評估飛行環(huán)境，包括天氣條件、風速和風向、天空障礙物和其他潛在風險因素。在飛行計劃中應包括飛行前的安全檢查、應急措施和失控情況下的飛行終止計劃。此外，飛行中需要不斷監(jiān)測無人機的狀態(tài)和性能，確保其正常運行。飛行過程中的風險識別和應對能力將直接影響飛行的安全性。

9 結語

綜上所述，無人機在測繪工程中的應用流程及關鍵要點已得到詳盡闡述。其快速響應能力、廣闊測量范圍、高時效性和低成本等優(yōu)勢，為測繪領域帶來了革命性變革。隨著技術不斷發(fā)展，我們可以預見無人機在測繪工程中的應用將繼續(xù)深化，其在高精度測繪、智能數(shù)據(jù)處理等方面的潛力還未完全發(fā)掘。未來，隨著無人機技術的不斷成熟和完善，我們有理由相信，無人機將更好地滿足測繪工程領域的需求，推動該領域向著更加精準、高效、智能的方向邁進。同時，我們期待無人機在更廣泛領域的探索，為地理信息、城市規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測等提供更多創(chuàng)新解決方案，為人類社會的可持續(xù)發(fā)展做出更大貢獻。