無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪工程測(cè)量中的應(yīng)用

【摘要】在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展背景下，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)更新頻率也在加快，在航攝效率高、數(shù)據(jù)處理速度快等優(yōu)勢(shì)影響下，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。其中在測(cè)繪工程中，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)與現(xiàn)代化工程實(shí)際需要相結(jié)合，不僅能夠提高工作效率，還能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)所搜集的數(shù)據(jù)信息。作為時(shí)代和科技發(fā)展的產(chǎn)物，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪工程測(cè)量中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

【關(guān)鍵詞】無(wú)人機(jī)；遙感技術(shù)；測(cè)繪工程；測(cè)量

【中圖分類號(hào)】TU198" " " "【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A" " " "【文章編號(hào)】1673-6028（2024）02-0067-03

0 引言

測(cè)繪工作能夠確保地理信息數(shù)據(jù)獲取的精準(zhǔn)性、全面性、真實(shí)性，有利于順利開展各項(xiàng)工作。通過(guò)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的使用，能夠大幅度減少人工探測(cè)和人工測(cè)繪工程中存在的失誤，精準(zhǔn)探測(cè)整個(gè)空間環(huán)境，就算是在極端天氣條件下，也能夠順利開展工作，不受影響，并保證相關(guān)工作人員的生命安全。

1 無(wú)人機(jī)遙感測(cè)量技術(shù)概述

在測(cè)繪工作中，可利用無(wú)人機(jī)遙感測(cè)量技術(shù)順利展開各項(xiàng)工作，包括數(shù)字測(cè)圖獲取、測(cè)區(qū)影像數(shù)據(jù)獲取、布設(shè)和測(cè)量野外像控點(diǎn)等，無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪作業(yè)的組成如圖1所示。在實(shí)際測(cè)量期間，借助于此項(xiàng)技術(shù)的使用能夠提高低空影像獲取的精準(zhǔn)度，即使在小范圍中也能夠高效地獲取到具有較高準(zhǔn)確性的低空攝影數(shù)據(jù)。在測(cè)繪過(guò)程中，無(wú)人機(jī)遙感測(cè)量技術(shù)在起降地形中無(wú)特殊要求，飛行條件要求低，在低空中也能夠正常工作，具有較高使用價(jià)值。配合無(wú)人機(jī)中所裝設(shè)各種設(shè)備，包括數(shù)碼相機(jī)、彩色數(shù)碼攝影機(jī)等，能夠?qū)崿F(xiàn)地表影像的高效率收集?；诖耍軌?yàn)楣ぷ魅藛T開展相關(guān)工作提供有價(jià)值的可視化三維數(shù)據(jù)信息，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持下，可以加快數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，在測(cè)繪地形圖期間，為工作人員提供必要數(shù)據(jù)信息支持[1]。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)兼容性較強(qiáng)，能夠與各項(xiàng)技術(shù)展開共同協(xié)作，包括地面監(jiān)測(cè)技術(shù)、衛(wèi)星遙感技術(shù)等，在測(cè)繪中的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值較高。

2 無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)分析

2.1 數(shù)據(jù)處理速度快

通過(guò)無(wú)線信息傳輸技術(shù)，無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)能夠在接收設(shè)備中快速傳送測(cè)得的數(shù)據(jù)信息，在人員處理后，能夠形成測(cè)繪所需要的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而提升影像信息和數(shù)據(jù)處理速度，有效提高工作效率。

2.2 航攝效率高

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)能夠有效控制監(jiān)控平臺(tái)，保證航拍精準(zhǔn)性和針對(duì)性，重點(diǎn)獲取特定區(qū)域范圍信息數(shù)據(jù)，還能夠重新航拍不符合相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)的影像數(shù)據(jù)，整體航攝效率較高?；谧陨盱`活、體積小、機(jī)動(dòng)等多種優(yōu)點(diǎn)，無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)通過(guò)地面遙控能夠高效率地采集影像信息，同時(shí)，空間限制和天氣因素不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生嚴(yán)重影響。即使是在載人飛行器難以達(dá)到的危險(xiǎn)區(qū)域或者是空域地區(qū)，無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)也能夠正常工作[2]。

2.3 影像分辨率高

在高分辨率數(shù)據(jù)處理器、數(shù)碼轉(zhuǎn)換器的配備之下，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)能夠達(dá)到拍照定時(shí)、拍照定距的效果。無(wú)人機(jī)搭載的高精度拍攝設(shè)備具有大面積覆蓋以及垂直成像或者傾斜成像的能力，并且無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪所獲取的圖像空間分辨率可以達(dá)到分米級(jí)，可在無(wú)人機(jī)運(yùn)行過(guò)程中快速且精準(zhǔn)地采集清晰的圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)相關(guān)研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，0.1～0.5米之間是無(wú)人機(jī)拍攝影片現(xiàn)階段可以達(dá)到的分辨率范圍值。

2.4 監(jiān)測(cè)尺度大，宏觀性強(qiáng)

以無(wú)人機(jī)遙感作為技術(shù)支撐，該套系統(tǒng)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)原有覆蓋面整體拓展，并且還可以保證相關(guān)要求標(biāo)準(zhǔn)與其精準(zhǔn)性、可伸縮性、可控性相吻合。在調(diào)整無(wú)人機(jī)飛行高度后，能夠精準(zhǔn)測(cè)繪各個(gè)區(qū)域的范圍，隨著飛行高度不斷增高，測(cè)繪范圍隨之?dāng)U大，精度值降低；隨著飛行高度不斷降低，需要不斷提高精度值，縮小測(cè)繪范圍，同時(shí)在監(jiān)測(cè)時(shí)可以采用多架次無(wú)人機(jī)展開配合，通過(guò)光譜分析來(lái)精準(zhǔn)獲取監(jiān)測(cè)范圍信息和數(shù)據(jù)。在無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用下，能夠有效轉(zhuǎn)化特定類型地物目標(biāo)的三維模式，在相關(guān)器械中可以如實(shí)呈現(xiàn)出實(shí)際目標(biāo)區(qū)域的狀況，對(duì)測(cè)繪整體環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，以此更高效地展開測(cè)繪工作[3]。

3 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪工程測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 獲取測(cè)繪影像信息

在測(cè)繪工程測(cè)量工作中，工作人員想要將無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的作用充分發(fā)揮出來(lái)，應(yīng)當(dāng)做好以下工作：深入了解被測(cè)區(qū)域?qū)嶋H情況，結(jié)合有關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容和測(cè)量任務(wù)，科學(xué)化設(shè)計(jì)無(wú)人機(jī)飛行具體路線。考慮到無(wú)人機(jī)續(xù)航能力有限，獲取大范圍測(cè)區(qū)影像資料時(shí)需要進(jìn)行合理分區(qū)，切實(shí)保障實(shí)際影像覆蓋范圍及航攝質(zhì)量滿足實(shí)際要求，具體進(jìn)行分區(qū)時(shí)，其界線應(yīng)沿圖輪廓線進(jìn)行劃定，不同測(cè)區(qū)實(shí)際高差應(yīng)控制在0.25倍相對(duì)航高范圍內(nèi)，當(dāng)攝影比例尺達(dá)到1：8000以上情況下，應(yīng)確保實(shí)際高差控制在1/6相對(duì)航高以下。依據(jù)地面20cm分辨率進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)設(shè)置，最大限度地保障所獲取影像滿足1：2000比例尺的數(shù)字化地圖、數(shù)字高程模型的數(shù)字精度要求，其具體如表1所示。相關(guān)人員在獲取影像資料期間應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)控制無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)，想要確保高效率地獲取影像資料，應(yīng)當(dāng)積極使用轉(zhuǎn)彎緩沖、曝光延遲等技術(shù)[5]。

3.2 采集測(cè)繪數(shù)據(jù)

在測(cè)繪行業(yè)中應(yīng)用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇好采集數(shù)據(jù)的具體方式。基本上會(huì)選擇自動(dòng)加密采集數(shù)據(jù)方法或者是手動(dòng)采集數(shù)據(jù)方法來(lái)展開測(cè)量工作。需要在遠(yuǎn)程控制的幫助下才能夠采用手動(dòng)采集數(shù)據(jù)方法，在數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)獲取方面，手動(dòng)數(shù)據(jù)采集方法的優(yōu)勢(shì)明顯，但是想要確保信息數(shù)據(jù)獲取的全面性，相關(guān)人員還應(yīng)當(dāng)展開相關(guān)檢測(cè)工作。想要獲取精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行檢測(cè)管控操作，從而使測(cè)繪數(shù)據(jù)的采集工作更具科學(xué)性，同時(shí)使精準(zhǔn)度得以保障。自動(dòng)加密采集的應(yīng)用，能夠使采集流程得以簡(jiǎn)化，采集效率得以提高，而無(wú)人機(jī)在拍攝過(guò)程中會(huì)對(duì)快速捕捉的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行暫時(shí)存儲(chǔ)。如果需要傳遞數(shù)據(jù)或分析，還需要得到系統(tǒng)的權(quán)限允許方可進(jìn)行，在一定程度上保障數(shù)據(jù)信息的安全性和原始性，可以有效保障后續(xù)工作有序開展。

3.3 無(wú)人機(jī)測(cè)繪的圖像控制

圖像疊加是圖像采集工作中的一類常見問題，經(jīng)常出現(xiàn)在無(wú)人機(jī)俯沖或者轉(zhuǎn)彎的過(guò)程中。圖像疊加問題的產(chǎn)生原因主要是無(wú)人機(jī)運(yùn)行的角度未得到良好控制，導(dǎo)致圖像出現(xiàn)模糊或者變形，而無(wú)人機(jī)搭載的數(shù)碼相機(jī)通過(guò)自動(dòng)變焦鏡頭能夠有效解決這一問題。因此，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際的測(cè)繪工作中，應(yīng)當(dāng)同時(shí)展開數(shù)碼相機(jī)的變焦處理，隨著無(wú)人機(jī)運(yùn)行角度和運(yùn)行方式的改變，調(diào)整相機(jī)的參數(shù)和焦距，確保測(cè)繪數(shù)據(jù)和圖像的精準(zhǔn)性和清晰度不受無(wú)人機(jī)運(yùn)行方式和角度改變的影響，保障圖形拍攝效果符合測(cè)繪工作的具體要求[6]。由此可見，無(wú)人機(jī)搭載數(shù)碼相機(jī)能夠?qū)y(cè)繪的圖像實(shí)現(xiàn)合理控制與調(diào)節(jié)，從而提高測(cè)繪的工作效率，減少無(wú)人機(jī)的資源浪費(fèi)，同時(shí)還能夠獲得更加準(zhǔn)確的圖像數(shù)據(jù)信息。

3.4 處理測(cè)繪數(shù)據(jù)

無(wú)人機(jī)具有體積小、不規(guī)則等特點(diǎn)，在進(jìn)行圖像采集工作時(shí)，會(huì)導(dǎo)致圖像疊加問題發(fā)生，而無(wú)人機(jī)俯沖、轉(zhuǎn)彎等過(guò)程是此類問題出現(xiàn)的主要原因，如若難以有效管控?zé)o人機(jī)航行期間的角度，就會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的圖像疊加問題，難以獲取到清晰的圖像。自動(dòng)調(diào)焦是常見測(cè)繪數(shù)碼相機(jī)具備的功能，在應(yīng)用有關(guān)技術(shù)以及做完調(diào)整相關(guān)參數(shù)和焦距后，可以有效強(qiáng)化拍攝圖像整體效果。比如，相關(guān)工作人員可以將無(wú)人機(jī)遙感探測(cè)融入礦山測(cè)量工作之中，掌握和熟悉實(shí)際開發(fā)礦山的狀況和環(huán)境特征，確保開發(fā)礦山期間維持穩(wěn)定的四周環(huán)境，保護(hù)工作人員的生命安全[7]。

3.5 實(shí)景建模技術(shù)應(yīng)用

在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展背景下，計(jì)算機(jī)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。無(wú)人機(jī)具備許多優(yōu)勢(shì)，能夠高效獲取地面影像，繪制高精度的中、大比例尺地圖，生成精確的數(shù)字高程模型。相較于傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)，無(wú)人機(jī)具有拍攝角度自由、操作靈活等特點(diǎn)，能夠有效補(bǔ)充無(wú)人機(jī)圖像。通過(guò)將無(wú)人機(jī)與攝像機(jī)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)全方位、高效率的圖像數(shù)據(jù)采集。圖2所示結(jié)果充分展示出該模型觀測(cè)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性以及偏移誤差，圖中數(shù)據(jù)顯示無(wú)人機(jī)在1～5級(jí)風(fēng)情況下，著陸偏差分布在10～40cm區(qū)間范圍內(nèi)，說(shuō)明無(wú)人機(jī)在仿真環(huán)境下具備較好的著陸精度。雖然著陸誤差隨風(fēng)速的增大具有一定隨機(jī)性，但是無(wú)人機(jī)著陸偏差關(guān)系著其能否安全、準(zhǔn)確地降落在設(shè)計(jì)的自動(dòng)著陸臺(tái)上。為此，研究人員還提出了采用該方法進(jìn)行軸線位置與高程偏差檢測(cè)，從而取代傳統(tǒng)的檢測(cè)方法。該方法直觀、快速、準(zhǔn)確，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸測(cè)繪。采用這種創(chuàng)新的無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，在測(cè)繪領(lǐng)域可以實(shí)現(xiàn)更高效、精確的地圖繪制和測(cè)量工作，極大地推動(dòng)測(cè)繪技術(shù)發(fā)展。

圖2（a）為實(shí)景高程數(shù)字模型的平面和正面的觀測(cè)數(shù)據(jù)比例圖，圖2（b）為無(wú)人機(jī)在1～5級(jí)風(fēng)情況下的著陸偏差，觀測(cè)數(shù)據(jù)比例計(jì)算結(jié)果的精準(zhǔn)性決定著無(wú)人機(jī)著陸偏差范圍控制的合理性，設(shè)計(jì)人員根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)設(shè)自動(dòng)著陸臺(tái)，從而確保無(wú)人機(jī)實(shí)景應(yīng)用的安全性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，包括數(shù)據(jù)處理速度快、航攝效率高、影像分辨率高、監(jiān)測(cè)尺度大、宏觀性強(qiáng)等，在測(cè)繪工程測(cè)量中，想要將無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)掌握實(shí)際應(yīng)用，包括獲取測(cè)繪影像信息、采集測(cè)繪數(shù)據(jù)、空中三角測(cè)量、處理測(cè)繪數(shù)據(jù)、惡劣天氣條件下的測(cè)繪測(cè)量、突發(fā)事件應(yīng)急測(cè)量等，提高數(shù)據(jù)獲取的全面性、精準(zhǔn)性、真實(shí)性，保證工作人員的人身安全，實(shí)現(xiàn)測(cè)繪工程測(cè)量工作整體效率和質(zhì)量的有效提升。同時(shí)，相關(guān)人員還應(yīng)當(dāng)積極研究無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)，推動(dòng)此項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)化和轉(zhuǎn)型升級(jí)，促進(jìn)我國(guó)測(cè)繪領(lǐng)域的進(jìn)步與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 尹桂博，孟金龍，孟洋.基于無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的智慧城

市樓宇信息自動(dòng)化測(cè)繪系統(tǒng)[J].自動(dòng)化與儀表，2023，

38（8）：110-114.

[2] 劉戈劍，辛瑤.無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在礦山測(cè)繪工程測(cè)量中

的實(shí)踐與應(yīng)用[J].世界有色金屬，2022（23）：187-

189.

[3] 吳金明.無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量領(lǐng)域中的應(yīng)用

分析[J].中國(guó)高新科技，2022（15）：150-152.

[4] 羅青青，張海燕，王俊智.無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在茶鄉(xiāng)工程地

形測(cè)繪中的實(shí)踐探究[J].福建茶葉，2022，44（1）：32

-34.

[5] 王立靜，宋寧，褚會(huì)鵑.工程測(cè)繪中無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)

的應(yīng)用研究重點(diǎn)探尋[J].世界有色金屬，2021（12）：

157-158.

[6] 謝優(yōu)平.無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測(cè)繪服務(wù)中的

應(yīng)用[J].中國(guó)高新科技，2021（10）：39-40.

[7] 王國(guó)飛.無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)在煤礦地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的研究與

應(yīng)用[J].山西焦煤科技，2021，45（2）：20-22.

[作者簡(jiǎn)介]黃永銳（1983—），男，廣西邕寧人，本科，工程師，研究方向：測(cè)繪。