無人機(jī)測繪技術(shù)在國土空間工程測量中的應(yīng)用分析

摘要：隨著科技的發(fā)展，國土空間工程對測繪技術(shù)的要求越來越高，新興的無人機(jī)測繪技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用?；诖?，總結(jié)無人機(jī)測繪技術(shù)在國土空間工程測量中的優(yōu)勢、步驟及具體應(yīng)用案例，以期發(fā)揮無人機(jī)測繪技術(shù)在國土空間工程測量中的應(yīng)用價值，為后續(xù)開展國土空間工程測量工作提供有效參考。

關(guān)鍵詞：工程測量；無人機(jī)測繪技術(shù)；國土空間工程

中圖分類號：TU198 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）10-00-03

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Application Analysis of Unmanned Aerial Vehicle Surveying and Mapping Technology in National Space Engineering Survey

LEI Yongping

（Natural Resources Department， Xiaoweizhai Office， Duyun City Natural Resources Bureau， Duyun 558099， China）

Abstract： With the development of science and technology， the requirements of unmanned aerial vehicle surveying and mapping technology for national space engineering are getting higher and higher， and the emerging unmanned aerial vehicle surveying and mapping technology has been widely used. Based on this， the advantages， steps， and specific application cases of unmanned aerial vehicle surveying and mapping technology in national land space engineering survey are summarized， in order to exert the application value of unmanned aerial vehicle surveying and mapping technology in the territorial space engineering survey， and provide effective reference for subsequent national land space engineering survey work.

Keywords： engineering surveying; unmanned aerial vehicle surveying technology; land space engineering

國土空間工程測量是國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和土地資源管理的重要基礎(chǔ)工作。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的推進(jìn)，對國土空間工程測量的要求越來越高。受到人力、物力、時間等因素的限制，傳統(tǒng)測繪技術(shù)已無法滿足現(xiàn)代工程測量的需求。近年來，無人機(jī)測繪技術(shù)作為一種新興的測繪手段，以其高效、準(zhǔn)確、低成本的優(yōu)勢，在國土空間工程測量中得到了廣泛應(yīng)用。

1 無人機(jī)測繪技術(shù)在國土空間工程測量中的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 地形適應(yīng)性強(qiáng)

uGLgecwEXCH2Ig4MLG9ETbShkty1P8d9xF3J07ZHw94=無人機(jī)測繪技術(shù)具備較強(qiáng)的地形適應(yīng)性，可以有效解決地形復(fù)雜、交通不便地區(qū)的測量問題。通過搭載高精度傳感器和遙感技術(shù)，無人機(jī)能夠迅速覆蓋廣闊的測繪區(qū)域，并在短時間內(nèi)獲取大量精確的數(shù)據(jù)。這使得無人機(jī)測繪技術(shù)在地形復(fù)雜區(qū)域測量方面具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢，能夠大大提高測量效率。

1.2 測量精度高

通過搭載高精度傳感器和數(shù)據(jù)處理算法，無人機(jī)測繪系統(tǒng)能夠獲取高精度的地表空間信息，并對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行精確分析和處理，為工程項目提供準(zhǔn)確的地表空間信息。這有助于項目團(tuán)隊對工程質(zhì)量進(jìn)行有效控制，確保項目順利進(jìn)行[1]。

1.3 人力成本降低

相較于傳統(tǒng)的測繪手段，無人機(jī)測繪技術(shù)采用自動化、智能化的數(shù)據(jù)采集和處理方式，有效降低工程測量中對人力資源的依賴，能夠減少人員在野外作業(yè)的風(fēng)險和成本，提高工作效率。

2 無人機(jī)測繪技術(shù)在國土空間工程測量中的應(yīng)用步驟

2.1 項目準(zhǔn)備

首先，明確測繪任務(wù)的具體需求，包括測繪的目的與區(qū)域范圍、所需的測繪精度、數(shù)據(jù)類型和數(shù)量等，這些信息的明確對于后續(xù)的測繪方案制定及測繪設(shè)備選擇至關(guān)重要。其次，在了解需求的基礎(chǔ)上，制訂詳細(xì)的測繪方案，確保測繪工作順利進(jìn)行[2]。測繪方案應(yīng)包括測繪范圍（測繪區(qū)域的具體邊界）、測繪精度（要求的最高和最低精度標(biāo)準(zhǔn)）、數(shù)據(jù)需求（需要采集的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)量以及數(shù)據(jù)處理要求等）。再次，根據(jù)測繪任務(wù)的需求，選擇合適的無人機(jī)型號，應(yīng)綜合考慮其飛行穩(wěn)定性、載重能力、續(xù)航時間及飛行高度等因素，從而適應(yīng)不同的測繪環(huán)境并滿足任務(wù)需求，同時選擇合適的測繪儀器，如高精度相機(jī)、激光雷達(dá)、光譜儀等，以滿足測繪精度和數(shù)據(jù)類型的需求。最后，在選擇合適的測繪軟件時，應(yīng)優(yōu)先參考功能強(qiáng)大、操作簡便、兼容性好等特點，以確保能夠高效地處理和分析采集到的數(shù)據(jù)，并生成滿足需求的測繪成果。在項目準(zhǔn)備階段，還需要考慮無人機(jī)和測繪設(shè)備的安全性問題，確保其在測繪過程中穩(wěn)定運行[3]。

2.2 數(shù)據(jù)采集

在測繪區(qū)域發(fā)射無人機(jī)，利用其搭載的高精度相機(jī)、激光雷達(dá)、光譜儀等測繪儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集作為無人機(jī)測繪技術(shù)的核心環(huán)節(jié)，直接影響測繪數(shù)據(jù)的質(zhì)量和精度。在數(shù)據(jù)采集過程中，需要綜合考慮各方面因素，以確保數(shù)據(jù)的完整性和精度。首先，飛行高度這一重要參數(shù)需要根據(jù)測繪區(qū)域的大小、地形復(fù)雜程度以及所需的測繪精度來確定。飛行高度過高可能導(dǎo)致分辨率較低，影響數(shù)據(jù)精度；飛行高度過低則可能導(dǎo)致無人機(jī)受到地面障礙物影響，增加數(shù)據(jù)采集的風(fēng)險。其次，飛行速度也是影響數(shù)據(jù)采集質(zhì)量的重要因素。飛行速度過快可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集不足，影響數(shù)據(jù)完整性；飛行速度過慢則可能導(dǎo)致無人機(jī)續(xù)航時間不足，增加作業(yè)時間。因此，在確保數(shù)據(jù)質(zhì)量的前提下，需要合理選擇飛行速度。最后，航向重疊度和旁向重疊度均為影響數(shù)據(jù)采集質(zhì)量的關(guān)鍵因素，在實際操作中，需要根據(jù)測繪需求和無人機(jī)性能合理設(shè)置重疊度。

為了保證數(shù)據(jù)采集工作順利進(jìn)行，還需要對無人機(jī)進(jìn)行飛行控制和導(dǎo)航。通過地面控制站對無人機(jī)的飛行路徑、速度、高度等進(jìn)行實時調(diào)整，確保無人機(jī)按照預(yù)定方案進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；利用導(dǎo)航系統(tǒng)對無人機(jī)進(jìn)行精確定位，以保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和一致性；需要根據(jù)天氣情況靈活調(diào)整數(shù)據(jù)采集計劃，確保數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性[4]。

2.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理是無人機(jī)測繪技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響測繪成果的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。

在數(shù)據(jù)處理階段，首先需要預(yù)處理采集的原始數(shù)據(jù)，包括去噪、校正、鑲嵌等多個步驟。去噪是為了消除或減少數(shù)據(jù)中的隨機(jī)噪聲，提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量。采用濾波算法處理采集的數(shù)據(jù)，可有效去除噪聲，得到更加清晰準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。校正是為了糾正數(shù)據(jù)中的系統(tǒng)性誤差。由于受到無人機(jī)飛行姿態(tài)、傳感器性能等因素的影響，采集的數(shù)據(jù)可能存在一定的誤差。采用校正算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，糾正誤差并提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。鑲嵌是將多個相鄰的航片或激光點云數(shù)據(jù)拼接，形成一個完整的地表覆蓋區(qū)域。通過數(shù)據(jù)鑲嵌，可生成連續(xù)無縫的地形圖或正射影像圖，為后續(xù)測繪分析和應(yīng)用提供便利。

在預(yù)處理完成后，使用專業(yè)的測繪軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。利用其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度處理和分析，生成地形圖、正射影像圖、三維模型等測繪成果。地形圖是描述地表地形特征的圖形資料，直觀展示地形的高低起伏、坡度等信息。正射影像圖是將地表物體在垂直方向上的投影顯示在二維平面上，清晰展示地表物體的細(xì)節(jié)特征。三維模型則是將地表物體以三維形式展示，直觀展示地表物體的三維結(jié)構(gòu)和形態(tài)。

2.4 成果分析與應(yīng)用

數(shù)據(jù)處理完成后得到的測繪成果可為國土空間規(guī)劃、工程設(shè)計、施工監(jiān)測等領(lǐng)域提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。例如，地形圖和三維模型可以應(yīng)用于工程設(shè)計，而正射影像圖可以應(yīng)用于施工監(jiān)測。地形圖能夠提供地表的高低起伏、坡度等信息，這對于道路設(shè)計、建筑布局等至關(guān)重要。三維模型則能夠提供更加直觀的地表形態(tài)展示，有助于工程師更準(zhǔn)確地評估工程的可行性和難度，優(yōu)化設(shè)計方案。通過對比施工前后的正射影像圖，直觀展示施工進(jìn)度和效果，有助于及時發(fā)現(xiàn)施工問題，確保工程質(zhì)量。

2.5 質(zhì)量控制與評估

測繪完成后，對成果進(jìn)行質(zhì)量評估是確保其滿足項目需求的重要手段。評估過程中，可采用內(nèi)業(yè)檢查和外業(yè)驗證相結(jié)合的方法。內(nèi)業(yè)檢查主要通過對比數(shù)據(jù)和成果，檢查數(shù)據(jù)的完整性和一致性，評估測繪成果的質(zhì)量。外業(yè)驗證則是通過實地考察和測量，驗證測繪成果的準(zhǔn)確性和可靠性。質(zhì)量評估內(nèi)容包括成果的準(zhǔn)確性、完整性、清晰度、一致性等多個方面，例如，地形圖的地形特征是否準(zhǔn)確，正射影像圖的清晰度是否滿足要求，三維模型的真實感是否足夠等。通過質(zhì)量評估，可以發(fā)現(xiàn)潛在的問題，及時進(jìn)行修正和優(yōu)化，確保測繪成果的質(zhì)量符合項目需求。

2.6 成果提交與歸檔

測繪成果質(zhì)量評估完成后，需要將成果提交給客戶或相關(guān)部門，并進(jìn)行歸檔保存，從而確保成果的安全性和可追溯性，并便于后續(xù)對成果的查詢和使用。

提交測繪成果時，需要根據(jù)客戶或相關(guān)部門的要求采4c8738e45d0a59ded5e4c29edbe9820b用適當(dāng)?shù)姆绞?。例如，通過電子郵件或文件共享平臺等進(jìn)行電子文件傳輸，通過紙質(zhì)打印版或者光盤、硬盤等物理媒介進(jìn)行提交。提交時，應(yīng)確保成果的完整性和保密性，避免數(shù)據(jù)泄露或損壞。歸檔保存是對于測繪成果長期管理和維護(hù)的重要環(huán)節(jié)。歸檔過程中，需要對成果進(jìn)行分類、編號，并記錄相關(guān)的元數(shù)據(jù)信息，如成果的創(chuàng)建時間、創(chuàng)建者、使用范圍等，從而能夠快速準(zhǔn)確地查詢或使用測繪成果，提高工作效率。

此外，歸檔保存需要考慮各類成果的長期可讀性。例如，對于紙質(zhì)成果，需要確保存儲環(huán)境的干燥、防塵、防蟲等；對于電子成果，需要使用合適的文件格式，并定期進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，以防數(shù)據(jù)丟失或損壞。

3 無人機(jī)測繪技術(shù)在國土空間工程測量中的應(yīng)用案例

以某城市軌道交通工程測量為例，論述無人機(jī)測繪技術(shù)的具體應(yīng)用。

3.1 項目準(zhǔn)備

在項目開始前，項目團(tuán)隊對無人機(jī)測繪技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的評估和方案設(shè)計。根據(jù)軌道交通工程的特點，選擇具有高清影像和激光掃描功能的無人機(jī)，并確定飛行參數(shù)、數(shù)據(jù)處理方法等。同時，對軌道交通線路進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，掌握地形地貌、氣候氣象等條件，確保無人機(jī)測繪項目的安全性和有效性。

3.2 數(shù)據(jù)采集

項目團(tuán)隊根據(jù)軌道交通線路的實際情況，制定詳細(xì)的飛行計劃，并成功采集線路的高清影像和地形數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集過程中，嚴(yán)格控制飛行參數(shù)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。

3.3 數(shù)據(jù)處理

使用專業(yè)軟件，對影像數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正、三維重建和點云處理，確保測繪成果的精度和可靠性。

3.4 成果分析與應(yīng)用

對線路地形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，生成精確的地形圖，為工程師提供設(shè)計和施工依據(jù)。同時，利用高清影像數(shù)據(jù)進(jìn)行沿線土地的利用分析和規(guī)劃，為城市發(fā)展提供重要依據(jù)。

3.5 質(zhì)量控制與評估

對數(shù)據(jù)采集、處理和分析等環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督和檢查，確保成果滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。通過質(zhì)量控制與評估，保證無人機(jī)測繪成果的準(zhǔn)確性和可靠性。

3.6 成果提交與歸檔

項目團(tuán)隊將處理后的測繪成果按照相關(guān)要求進(jìn)行提交和歸檔，包括地形圖、高清影像圖、三維點云數(shù)據(jù)等，以便于工程師及相關(guān)部門進(jìn)行后續(xù)的設(shè)計和施工工作。

4 結(jié)論

無人機(jī)測繪技術(shù)作為一種新型的工程測量技術(shù)，具有高效性、準(zhǔn)確性、低成本、強(qiáng)機(jī)動性等特點。將其應(yīng)用于國土空間工程測量，不僅能大大提高工程測量的效率和質(zhì)量，還能降低人員野外作業(yè)的風(fēng)險和成本。在實際應(yīng)用過程中，測量人員需要掌握無人機(jī)測繪技術(shù)的操作步驟。第一步，做好項目測量準(zhǔn)備，包括明確測繪任務(wù)的具體需求、制定測繪方案以及選擇合適的無人機(jī)型號等。第二步，在測繪區(qū)域內(nèi)發(fā)射無人機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，測量人員需要合理控制無人機(jī)飛行路徑、高度、速度、航向重疊度和旁向重疊度等參數(shù)。第三步，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，包括對采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、校正、鑲嵌等預(yù)處理以及利用專業(yè)的測繪軟件生成處理結(jié)果等。第四步，對測繪成果進(jìn)行分析與應(yīng)用，應(yīng)用范圍包括國土空間規(guī)劃、工程設(shè)計、施工監(jiān)測等。第五步，對測繪成果進(jìn)行質(zhì)量控制與評估。第六步，向客戶或相關(guān)部門提交最終成果，做好測量成果提交與歸檔工作。嚴(yán)格按照上述步驟開展工程測量工作，能夠最大限度地發(fā)揮無人機(jī)測繪技術(shù)在國土空間工程測量中的應(yīng)用價值。

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