無人機航拍技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

范祖貴

摘要：與時效性差、成本高常規(guī)航空攝影測量相比，無人機航拍技術(shù)發(fā)揮了巨大的應(yīng)用優(yōu)勢，形成十分廣泛的應(yīng)用范圍。這項技術(shù)能夠獲得十分準確的數(shù)據(jù)，一定程度提升測量工作的準確性。在實際操作中，科學(xué)利用無人機航拍技術(shù)，憑借技術(shù)特點強化測繪工作效率。

關(guān)鍵詞：無人機航拍技術(shù)；工程測量；攝影測量

隨著無人機航測技術(shù)的蓬勃發(fā)展，一定程度取代了時效性差、成本高的常規(guī)航空攝影測量。目前，無人機航測技術(shù)不僅在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、交通領(lǐng)域縱向延伸；在測繪領(lǐng)域里，也彼此橫向交叉，尤其是工程測量領(lǐng)域，在常規(guī)的土石方工程測量、道路測量、電力輸電線路測量等的可行性研究、前期規(guī)劃方面已有初步的應(yīng)用，并且逐步體現(xiàn)了它的優(yōu)越性和便捷性。

一、無人機航拍原理

無人機航攝系統(tǒng)是一種以無人機為平臺，搭載小型影像傳感器，借助衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)、通訊技術(shù)實現(xiàn)低空航攝飛行，快速獲取地面影像數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。具體可分為兩大系統(tǒng)：

第一，采集系統(tǒng)。具體包括遙感平臺、飛行控制系統(tǒng)和地面監(jiān)控系統(tǒng)，其中通過全球定位系統(tǒng)和無人機裝載航空數(shù)碼相機完成平臺的航空攝影工作。這項技術(shù)可以準確且迅速獲取地理信息系統(tǒng)；飛行控制系統(tǒng)憑借定位系統(tǒng)導(dǎo)航精準獲得各項飛行器所在區(qū)域，利用數(shù)字化技術(shù)對飛行情況全面監(jiān)控，從而有效采集信息；地面監(jiān)控系統(tǒng)包括四部分，主要功能是傳輸無人機飛行操作中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與信息[1]。

第二，處理系統(tǒng)。實際包括三個方面：首先，處理遙感像片。關(guān)鍵是科學(xué)處置相機檢定參數(shù)與航攝規(guī)范表等文件資料。其次，空中三角。這也是核心部分，憑借規(guī)定程序，產(chǎn)生三維立體模型，生成核線影像。最后，三維建模?？梢暬幹锰摂M地形地物，從而得到詳細數(shù)據(jù)[2]。

二、無人機航拍技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

在測繪地形過程中無人機測繪是一項全新發(fā)展的技術(shù)，在應(yīng)用中不需要投入較大的成本，擁有較好的勘察反饋能力，消耗時間不多，有利于轉(zhuǎn)換應(yīng)用在不同區(qū)域。在復(fù)雜的測繪環(huán)境中能夠靈活應(yīng)對，一方面順利完成了普通的飛機航攝任務(wù)，另一方面還可延伸至之前沒有觸碰的全新領(lǐng)域。

（一）提升了工作效率

在低空航攝過程中使用無人機不僅提升了反應(yīng)速率，還表現(xiàn)出顯著的機動性和靈活性，無較高的起降場地要求，形成了安裝和調(diào)試操作水平，可以在既定區(qū)域內(nèi)的突發(fā)事故或天氣惡劣環(huán)境中安排拍攝工作，在時間相對緊張，測繪工作十分繁重的前提下利用有關(guān)技術(shù)，能在短期內(nèi)迅速獲得影像信息，為處理地震、山體滑坡等突發(fā)事件提供參考數(shù)據(jù)。

（二）獲得更準確的數(shù)據(jù)

利用這項技術(shù)可以得到分辨率較高的影像，基本不會受到云層的干擾，同時自由掌控與地面形成的高度，得到的影像資料更為詳盡且高分辨率。

（三）節(jié)省生產(chǎn)成本

在應(yīng)用無人機過程中投入成本相對不高，勘查過程中形成良好的反饋能力，不會浪費時間，有利于轉(zhuǎn)換應(yīng)用在不同地區(qū)。無需構(gòu)建專業(yè)特點的起降場所，節(jié)省了人力成本，降低了投入[3]。

三、無人機航拍技術(shù)應(yīng)用流程

（一）科學(xué)規(guī)劃航線與測量范圍

根據(jù)地形圖成圖比例尺，可以確定影像地面分辨率、像片攝影比例尺和飛行更高度；根據(jù)航空攝影航向旁向重疊度設(shè)計，確定基線距離和航線距離。但是這一過程中需要考慮無人機的飛行時間或有效飛行時間和起降場地選擇，防止在這一過程中消耗殆盡能源，引發(fā)嚴重的墜機問題?，F(xiàn)代無人飛行最長時間已經(jīng)達到60min，去除飛行中起降所需時間，整體拍攝操作所需大概50min的時間。所以要想科學(xué)掌控拍攝時間，在實際操作中，必須科學(xué)設(shè)計航線、合理選擇起降場地，提升了操作效率，同時降低出現(xiàn)各種安全事故的幾率。另外，要想整體提高工作的安全水平，科學(xué)規(guī)劃項目測繪范圍。結(jié)合空中俯瞰，結(jié)合實際狀況，劃分測繪區(qū)域為長條形狀和兩邊等距，并成功標記四個角，結(jié)合分析產(chǎn)生的時間、速度等內(nèi)容，合理設(shè)計航拍操作程序，順利推進工作[4]。

（二）飛行實施

無人機飛行實施是測量外業(yè)數(shù)據(jù)采集階段。這一過程包括無人機飛行前檢查、飛行軌跡制作、照片及曝光位置設(shè)定、滑跑或彈射起飛、巡航壓線飛行、返航降落等。

（三）建立區(qū)域控制網(wǎng)

要想對測繪工作不斷細化，應(yīng)結(jié)合真實狀況，對區(qū)域建立控制網(wǎng)。在建設(shè)項目中合理運用該項技術(shù)。結(jié)合得到的地圖規(guī)格建立類似規(guī)模的控制網(wǎng)絡(luò)，并在實際操作中，嚴控網(wǎng)絡(luò)覆蓋的實際范圍，科學(xué)設(shè)計坐標點，以此為標準，建立三維坐標，通過這部分坐標點明確其實際范圍，借助這一方法，簡化了處理后期數(shù)據(jù)的程度。

（四）數(shù)據(jù)處理

無人機航拍數(shù)據(jù)處理過程與傳統(tǒng)航空攝影測量數(shù)據(jù)處理過程基本一致的，涵蓋光束法區(qū)域網(wǎng)平差、影像匹配生成DEM、微分糾正生成DOM等過程，但是由于無人機航拍系統(tǒng)在載重和飛行控制等方面的苛刻條件，所以要求數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)較為稀少地面控制和支持傾斜影響的空三解算，同時還要求能實現(xiàn)全自動化數(shù)據(jù)處理，以彌補小圖幅、像片多引起的航測數(shù)據(jù)成倍增加而導(dǎo)致的低效率問題。

1.調(diào)整影像比例

與影響坐標不一樣，非量測相機坐標測量往往存在明顯的畸變差，如果直接使用，計算外方位元素的精度很低因此，應(yīng)及時調(diào)整影像產(chǎn)生的畸變差異，必須綜合改正主點坐標、畸變參數(shù)等。

2.DEM數(shù)據(jù)比例

產(chǎn)生地表EDM模型是貫徹落實DOM的基本。采取正射投影模式科學(xué)設(shè)計模型，從而達到DOM操作目標。基于當前情況分析可知，在這一操作中可以廣泛運用Pixe lGrid軟件，主要是由于科學(xué)利用這個軟件，科學(xué)搜集與配置擁有多模型和多重特點的柵格數(shù)據(jù)，保證測區(qū)上部分DEM點位與地面特點實現(xiàn)切準操作。操作中，勘測單位以其為中心明確測區(qū)，憑借這一方法產(chǎn)生正射影像，直接擴大了軟件應(yīng)用范圍。

四、實際工程運用

（一）新農(nóng)村建設(shè)項目

這項建設(shè)一定程度推動了社會經(jīng)濟的發(fā)展，怎樣做好這項工作是有關(guān)工作人員需要注意的問題。在規(guī)劃建設(shè)中，必須高度重視測繪工作，在這一過程中，利用航拍技術(shù)體現(xiàn)巨大優(yōu)勢，并在前期調(diào)查操作中科學(xué)利用這項技術(shù)，并借助圖像處理技術(shù)，不斷加強處置地物界限和類型，從而全面把握農(nóng)村實際環(huán)境與地物所在區(qū)域，為項目建設(shè)提供更為精準的數(shù)據(jù)，保證建設(shè)的科學(xué)性。

（二）水利項目

在檢測水利項目所在的水域環(huán)境和水土保持中應(yīng)用這項技術(shù)，能夠提升操作速度與分辨率。為順利開展各項工作提供參考，從而開展各項工作。比如在檢測水域環(huán)境中，通過這一技術(shù)，在每段時間之內(nèi)，可以全面分析水流實際方向、移動速率與淹沒水域范圍，從而提升項目的安全水平。

（三）輸電線路工程項目

采用無人機航拍技術(shù)可用于輸電線路工程勘測設(shè)計，高精度的DEM和高分辨率的DOM不僅可以提供更加直觀的影響圖，實現(xiàn)更準確的地物識別，獲取更多的地表障礙物信息，達到輸電線路優(yōu)化的目的；還便于室內(nèi)微觀選址選線，減少外業(yè)工作量，提高工作效率。

五、結(jié)束語

無人機航拍技術(shù)目前可滿足1：2000地形圖測繪的要求，在采用合理攝影參數(shù)和數(shù)據(jù)處理方法時，也能滿足丘陵地區(qū)及山地的1：1000地形圖測繪的要求，所以對于大比例尺地圖測繪航測成圖具有廣闊的應(yīng)用前景。

無人機航拍技術(shù)貫徹落實主要通過無人機完成，所以，必定產(chǎn)生十分嚴格的技術(shù)與質(zhì)量要求，從而通過多個角度完成航拍操作，精準拍攝每一個地點，不管地域大小，都無法躲避設(shè)備的監(jiān)控。

參考文獻：

[1]李厚春.工程測量測繪之無人機航拍技術(shù)要點探討[J].卷宗，2017（15）：88.

[2]丁力軍，胡銀彪.無人駕駛飛機發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].飛航導(dǎo)彈，2015（10）：6-9.

[3]孫景樂，唐林波，趙保軍.改進的同心離散圓簇形狀描述方法[J].電子與信息學(xué)報，2016（8）：1901-1906.

[4]董銀文，苑秉成，王航宇.一種有效的航拍圖像中直線提取算法[J].武漢大學(xué)學(xué)報：信息科學(xué)版，2016（2）：160-164.

[5]鄭團結(jié)，王小平，唐劍.無人機數(shù)字攝影測量系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J].計算機測量與控制，2006（6）：613-615.

（作者單位：國核工程有限公司）