無人機(jī)測繪技術(shù)的工程應(yīng)用研究

王雪

摘要：近幾十年我國的工程建設(shè)行業(yè)獲得了很大的成就。現(xiàn)代工程建設(shè)中的測繪工作具有十分重要的意義，測繪工作的高效準(zhǔn)確性是保證質(zhì)量的前提。傳統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)不能跟上測繪工作進(jìn)步的速度，當(dāng)下無人機(jī)測繪的工作形式已經(jīng)被大范圍的應(yīng)用，本文對于在工程測繪中應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行了分析，供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)技術(shù)；測繪；工程；應(yīng)用

近年來我國的科技應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展迅速，展現(xiàn)出良好的趨勢。伴隨科技技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步，原本專業(yè)性較強(qiáng)的工程測繪工作成為了人類身邊的一種藝術(shù)，無人機(jī)航拍測繪技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注和重視。其相關(guān)技術(shù)可以提升工程測繪工作的準(zhǔn)確度，輔助工作人員獲取更可靠清晰的數(shù)據(jù)來源，是未來工程測量工作中必不可少的輔助工具。

1 無人機(jī)測繪技術(shù)概述

無人機(jī)技術(shù)包括飛行器平臺技術(shù)、傳感器系統(tǒng)集成技術(shù)、通信技術(shù)、遙感技術(shù)、以及定位系統(tǒng)技術(shù)，是多種現(xiàn)代化技術(shù)手段的結(jié)合運(yùn)用。該技術(shù)目前越來越多的被應(yīng)用在地理信息測繪和工程測量當(dāng)中，最大的特點(diǎn)是智能化設(shè)計(jì)、自動化程度高、執(zhí)行效率可觀。已實(shí)現(xiàn)同步更新、刷新實(shí)際的勘查信息與地理空間資料，為用戶提供了最科學(xué)最及時(shí)的信息來源。

2 無人機(jī)測繪技術(shù)的優(yōu)越性

無人機(jī)測繪是遙感領(lǐng)域用于地形測繪的新興技術(shù)，在使用過程中資金投入量比較小，勘查過程中反饋能力好，工作效率高，使用維護(hù)便捷。這種技術(shù)設(shè)備體積比較小，結(jié)構(gòu)緊湊，在復(fù)雜的工程測繪環(huán)境中可以更靈活的適應(yīng)，在地面的工作人員應(yīng)用人工遙控器進(jìn)行控制，在地面工作站即可以實(shí)現(xiàn)自主飛行拍攝。對比過去的大飛機(jī)搭載攝像機(jī)航拍作業(yè)對起降場地的苛刻要求，無人機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了小范圍垂直起降，并且省去了很多的空中無用的航程。此外，高度控制的便捷性使得其較易獲取設(shè)定分辨度的圖像資料。

3 無人機(jī)航拍技術(shù)的系統(tǒng)組成

3.1 遙感信息采集系統(tǒng)

3.1.1 無人機(jī)遙感平臺

航測遙感技術(shù)利用無人機(jī)裝載航空數(shù)碼相機(jī)，并采用 IMU（慣性測量）/GPS（全球定位系統(tǒng)）技術(shù)而進(jìn)行導(dǎo)航的航空攝影，適于低空飛行的航測遙感技術(shù)是我國在遙感技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型技術(shù)，其優(yōu)勢在于可以快速、精準(zhǔn)、高效地獲取地理信息數(shù)據(jù)。

3.1.2 飛行控制系統(tǒng)

無人機(jī)飛行控制的關(guān)鍵內(nèi)容就是飛行控制系統(tǒng)，內(nèi)容包括對定位系統(tǒng)導(dǎo)航開展科學(xué)的利用，進(jìn)一步達(dá)到信號定位，實(shí)時(shí)的掌握加速度計(jì)、陀螺等傳感器的輸出參數(shù)，通過數(shù)字化監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)設(shè)定范圍內(nèi)點(diǎn)、線、面的信息采集任務(wù)。

3.1.3 地面監(jiān)控系統(tǒng)

天線、監(jiān)控軟件、供電系統(tǒng)、便攜式計(jì)算機(jī)幾部分系統(tǒng)構(gòu)成了地面監(jiān)控系統(tǒng)，技術(shù)工作人員可以操作地面監(jiān)控軟件，對相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)定及實(shí)時(shí)控制，包括導(dǎo)航模式的選擇、相機(jī)曝光參數(shù)、基本飛行參數(shù)、航線規(guī)劃、勘查數(shù)據(jù)的輸出和上傳，以及飛行器任務(wù)平臺的健康管理設(shè)置等。

3.2 遙感信息處理系統(tǒng)

3.2.1 遙感像片處理

遙感像片處理最突出的功能是對相關(guān)數(shù)據(jù)文件的整合處理，處理的內(nèi)容包括任務(wù)航攝規(guī)范表、相機(jī)檢定參數(shù)等。在整合數(shù)據(jù)工作完成后將勘查照片按照規(guī)定要求進(jìn)行處理，主要有航帶的整理、質(zhì)量監(jiān)測、照片的預(yù)處理、照片的并行更正等等。運(yùn)用合理的操作流程處理出正確的圖片文件作為最后的應(yīng)用數(shù)據(jù)，方便后期的使用。

3.2.2 空中三角測量系統(tǒng)

遙感信息處理系統(tǒng)運(yùn)行過程中，空中三角測量系統(tǒng)有著極其重要的位置，是系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具體工作內(nèi)容包括將初步規(guī)劃好的航帶列表合理科學(xué)的融合，將相間的相互關(guān)系正確的認(rèn)定；對影像進(jìn)行內(nèi)定向，經(jīng)過影像間連接點(diǎn)的布局、像控點(diǎn)量測、平差計(jì)算進(jìn)行自動空三加密，構(gòu)成完整全面的三維立體模型，最后實(shí)現(xiàn)模型定向及生成核線影像。

3.2.3 三維建模系統(tǒng)

三維建模系統(tǒng)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)地圖形的推斷，求出具體的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)三維虛擬地形地物的可視化，工作人員直接感受到具體的區(qū)域環(huán)境或者是設(shè)計(jì)方案，加快方案設(shè)計(jì)分析設(shè)定，實(shí)現(xiàn)共同交流，優(yōu)化方案選擇。現(xiàn)有的軟件包括 ArcGIS、Civil3D、TerrainCAD 等等。

4 無人機(jī)航拍在工程測繪中的應(yīng)用

4.1 對航線進(jìn)行有效的規(guī)劃

具體工作開展前必須進(jìn)行合理的航線規(guī)劃，規(guī)劃研究內(nèi)容包括相機(jī)參數(shù)、地形地貌特征、作業(yè)范圍、精度等要求。該環(huán)節(jié)十分重要，其對于后期遙感信息采集工作開展提供重要的技術(shù)數(shù)據(jù)支持。

4.2 體系化的相控點(diǎn)布置

在無人機(jī)飛行的過程當(dāng)中，經(jīng)常會遇到飛行區(qū)域不規(guī)則的狀況，因此，做好像控點(diǎn)的布置就顯得十分重要。在布置向控點(diǎn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合區(qū)域的具體狀況，并按照區(qū)域網(wǎng)進(jìn)行有效布點(diǎn)，區(qū)域網(wǎng)的大小和像控點(diǎn)之間的跨度應(yīng)綜合考慮成圖精度、地面分辯率、產(chǎn)品用途、地形特點(diǎn)等多種因素，以能夠滿足空中三角測量精度為原則，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

5 實(shí)際應(yīng)用分析

5.1 地圖形測繪

根據(jù)實(shí)際的要求標(biāo)準(zhǔn)控制好無人機(jī)工作中的比例尺寸，相機(jī)拍攝的分辨率，重疊率等等。具體的圖片成像后，可以先進(jìn)行矢量化的處理，在通過實(shí)際的比較控制正確性，在此基礎(chǔ)上確定全部的坐標(biāo)和測繪。

5.2體積計(jì)算的測量應(yīng)用

無人機(jī)航拍技術(shù)本身靈活性高，計(jì)算精確，安全可靠，經(jīng)濟(jì)節(jié)約，可以大力引用在測繪工作當(dāng)中，還對應(yīng)用在資源開發(fā)，農(nóng)林監(jiān)測估產(chǎn)，體積測量當(dāng)中，于我國的城市建設(shè)和管理效率有很重要的作用。無人機(jī)航拍技術(shù)的應(yīng)用可以大幅度減少因?yàn)檎J(rèn)可度造成的糾紛問題。為體積計(jì)算測量工作帶來了極大的方便。

5.3 土石方測量

在無人機(jī)飛行的時(shí)候具有固定的高度，通過對于高度的計(jì)算可以得出一定的軌跡，軌跡研究可以推算出高程值，應(yīng)用現(xiàn)代化的三維軟件技術(shù)就可以得到土石方量。

6 結(jié)語

順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展需求，傳統(tǒng)的工程測繪方法必將被取代，當(dāng)下必須加大無人機(jī)航拍技術(shù)應(yīng)用的重視度。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用是進(jìn)步發(fā)展的需要，可以更快的提升測繪工作效率，是實(shí)現(xiàn)高效工作的保證。未來的工程測繪工作必將大量的使用該項(xiàng)技術(shù)，迎來發(fā)展的新時(shí)代。

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