探討工程測量測繪中無人機航拍技術要點

文/桑超杰 中國瑞林工程技術股份有限公司 江西南昌 330000

伴隨無人機技術的不斷發展，將其與工程測量測繪相結合，已經受到了全世界的重視。此項技術能夠使工程測量測繪的精準度得到有效提升，將更可靠的數據來源提供給工作人員。

1、無人機航拍系統的組成部分

1.1 遙感信息處理系統

在無人機的航拍系統當中，遙感信息處理系統占據著極其重要的地位[1]。無人機航拍系統的核心任務，便是對圖像信息進行采集。然而需要注意的是，大部分初始圖像信息屬于雜亂無章、毫無價值的圖像信息，這就需要以某些手段及時處理圖像，而遙感圖像處理便可以被充分應用到上述工作中，其關鍵任務便是標注圖像中的數據。除此之外，還要應用空中三角測量系統，實現三倍加密，進而構建出三維模型，最終生成所需的影像。三維建模系統也屬于遙感信息處理系統中的重要成分，其關鍵作用便是將具體影像數字模型構建出來，并且借助建模軟件對原始數據加以分析，計算出最終結果后設計出最合理的方式。

1.2 遙感信息采集系統

信息采集屬于無人機航拍系統的工作核心，而信息采集運行最關鍵的媒介，即無人機飛行控制系統，其重要內容為借助定位導航系統自動抵達指定區域，在此過程中，有關人員便需要借助先進的信息技術對無人機陀螺以及加速度計等的實際工作狀況，以信息方式傳遞給工作人員，進而對無人機實際運行狀況加以了解，實現人為操控無人機，確保其能夠及時到達待測地區。與此同時，地面監控系統對于無人機的日常工作開展也提供了一些幫助。在通常情況下，無人機航拍功能的實現，主要取決于IMU/GPS 技術，其決定了導航航空攝影能否得以順利進行。一般來說，攝影師拍下來的畫面應當在第一時間被傳送至地面相關系統中，以便攝影師可以對自身拍攝情況加以評價、判斷，進而在第一時間對所拍攝畫面進行調整，而此時便需要地面監控系統的及時配合。在此系統當中，重點包含計算機、天線以及監測軟件等。地面人員借助此系統監測航拍狀況，并且還可以借助該系統把有關信息及時傳送至對應的計算機當中，確保分析以及處理等工作得以順利進行，最終提升有關工作人員的工作質量和效率。

2、工程測量測繪中無人機航拍技術的實際應用

2.1 測量土石方

無人機在飛行時高度固定，有關人員可以通過計算高度得到相應的軌跡，對此軌跡加以研究，便能夠將高程值推算出來，進而借助三維軟件將土石方的量計算出來[2]。

如工程中，待測區約80000 m2，周邊電磁干擾不多，地勢開闊平坦。測量人員設置的飛行參數為：地面采樣率2.467cm，地面控制點3 個，飛行高度90m，旁向重疊率和航向重疊率均為80%。經過測試可知，高程誤差僅為0.032m，其水平誤差不到0.05m，誤差均為厘米級別，最終測量精度與建筑工程1：500 的土方測量標準相符。

2.2 確定測量范圍以及規劃航線

在通常情況下，無人機的飛行極限時長為1h，去除掉無人機的起飛、降落消耗，使得其最有效的拍攝時間大約是50min。所以，有關人員需要對無人機拍攝的時間進行嚴格把控，從而避免由于能源不充足引發墜機事件。因此，需要有關人員對拍攝的航線進行科學規劃，從而使拍攝的效率得到有效提升。另外，為了確保無人機可以完整地完成航空測量，還應對待測區域全景測繪進行科學規劃。有關人員需要結合具體狀況，以“鳥瞰”的模式將待測區域進行劃分，使其成為兩側等距的長條形，隨后在區域中四角設置相應標志，進而按照無人機續航能力、飛行速度設計合理的航拍流程，進而使有關任務得以準確落實。

2.3 測繪地形圖

有關人員應當按照實際需求，對無人機在工作狀態中的尺寸比例、拍攝相機的重疊率、分辨率等展開標準控制。當圖片成像之后，還應當對圖像展開矢量化處理，隨后經由具體比對對其正確性加以控制，最終以此為基礎對所有測繪、坐標加以確定。

3、工程測量測繪中無人機航拍技術的要點

3.1 應用于特殊環境

（1）高原區域：此處空氣密度較小，無人機旋翼亟需更高轉速保持升力，然而卻會導致耗電速度加快。有關人員應當對無人機電池情況進行全程監控，避免其墜落。

（2）低溫環境：無人機若想在此條件下開展工作，便需要提前更換減振柱或者減振橡膠，從而最大限度地降低此環境為航拍質量帶來的不良影響。同時，在此環境當中，無人機鋰電池也會受到影響，即隨著溫度的下降，電池化學活性會隨之下降，一旦溫度更低，便會導致電池放電能力急劇下降。所以，有關人員為了避免出現無人機墜毀事件，應當在操作時于低空進行懸停，并保持超過1min，以便對其在此環境下的表現狀況進行了解，進而對其飛行計劃進行合理調整。

3.2 申報無人機航拍

政府有關部門針對無人機航拍出臺了相應法律法規，加之無人機在航拍過程中自身飛行的特點，使得此項工作申報流程較為特殊。有關法律法規中指出，無人機屬于無人駕駛的一種航空器，其使用、操作必須嚴格遵循航空規定展開，同時也需要操作人員具備相應的操作執照。

與此同時，有關人員在使用、操作無人機前，應該提前對飛行空域進行申報，并且于正式飛行前15h 向相關部門申報此次飛行的具體計劃，通常申報之后的3h 內便能夠收到回復。為了進一步確認，飛行前有關人員還應當打電話核實一遍。

3.3 穩定航拍的畫質

區別于消費型無人機，航拍型無人機對于拍攝畫質有著極高的要求。需要注意的是，并非僅僅拍攝出高分辨率圖像即可，相關工作要求無人機應當長時間、持續性地拍攝目標物，有著很高的拍攝要求，同時對于拍攝距離以及拍攝角度也有著特定要求；此外對于畫面防抖以及目標凝視的標準也很高。這就要求有關人員應該將穩定的平臺（例如陀螺儀穩定測距儀）安裝在無人機上。無人機對于陀螺儀的穩定性、靈活性有一定要求，因此，通常都會使用集成度高且重量小微機電陀螺組件。這主要是因為該設備擁有對平臺角速以及角度加以檢測的功能，隨后還可以把信息及時反饋至平臺的驅動電機，如此便能使飛行器姿態改變的影響被控制在最低，并且確保該平臺上攝像機擁有較穩定的視軸。

如果外部風力較大，為了保證畫質，有關人員應當積極應用并掌握云臺。無人機在抗風時會旋轉或者傾斜，使攝像頭角度改變、畫質降低。運用云臺后，便能將以上問題有效解決，同時還應搭配合適的減振橡膠、減震墊。

結論：

總體而言，無人機航拍技術尚屬于一類全新的技術，其應用價值和應用優勢都很大。因此，有關部門應當對此技術展開更深層次的研究和開發，多與他國有關人員增加合作以及經驗交流。將此技術應用到工程測量測繪，可為此領域帶來極大便利，有關人員必須對此予以高度重視。