無人機遙感技術在測繪工程中的應用

楊 智

（南京市測繪勘察研究院股份有限公司，江蘇南京 210019）

項目于2020年開始執行，2個月全面完成航攝任務。采用大疆M600無人機自帶無人機管家飛控軟件進行地面站的操作與控制，按航向重疊度85%、旁向重疊度75%飛行獲取數據，每個架次外擴8條航線（上下各4條），每條航線外擴7條基線，保證航攝區域無漏洞且有足夠外擴，滿足規范及作業要求。

1 無人機遙感技術的相關概述

為了了解無人機遙感技術在當前測繪測量中的具體應用，對無人機遙感技術的相關概念進行簡單的分析。隨著科學技術不斷發展和進步，無人機近些年的應用十分廣泛。不同類型的無人機用途不同，其續航能力和承載能力也存在一定差異。目前，利用無人機進行遙感技術檢測時，需要對其涉及的數據進行科學嚴格地把控。在實際運行中會產生數據，不對數據進行把控和研究會使整體數據準確性降低。遙感技術具有一定的系統性，在實際進行檢測的過程中，需要充分利用系統的智能化，對各類數據進行嚴謹的分析和處理。加大對無人機遙感技術的使用和發展，能夠有效地提高無人機遙感技術開展測繪工作時的工作質量。

2 無人機遙感技術優勢分析

2.1 測繪效率高

與其他檢測技術相比，無人機遙感檢測效率較高。在測繪工程建設工作中，遙感技術已被廣泛應用，利用遙感技術進行測繪工程建設是推動測繪工程發展的基礎。傳統的測繪工作需要全程人工操作，引進先進遙感技術開展測繪工程工作可以明顯提高整體檢測效率。對特定地區進行規劃和測量時，使用無人機檢測前，對相應的代碼進行編程，有效地提高無人機運行的時間和效率。在傳統的測繪工作中，操作全程由員工開展，不可避免地出現一些失誤。應用無人機遙感技術進行工程測繪可以有效地避免人工失誤造成測量結果錯誤的情況。加大對遙感技術的應用可以提高具體的檢測效率，對檢測效率有一定的提升作用，能夠大幅度地提高檢測的質量。

2.2 處理速度快

使用傳統方式進行測繪工作采用人工操作模式，信息收集與后續的分析與處理需要耗費大量時間。實際開展測量工作的過程中，無法通過先進的技術對周圍的地形和地質進行詳細勘測，導致實際運行過程中存在一定安全隱患。使用無人機遙感技術，可以有效地提高信息處理的效率和速度。目前，工程企業發展越來越快，涉及的人員數量越來越多，在信息處理和解決方面存在一定難度。

2.3 測繪尺度大

實際檢測的過程中，在各種先進科學技術的更新和發展中，相關部門對無人機技術的使用進行適當測試。實際測繪工作中，必須采用無人機遙感技術實現大面積的測量。目前，無人機遙感技術在其他行業的應用十分廣泛，加大對無人機測繪技術的管理，提高整體測量工作的準確性，讓施工人員能夠更加直觀地觀察到工程的具體實際情況。部分工作人員使用無人機遙感技術時存在目標不分明的情況，應不斷加大這方面的管理和應用。

3 實際應用

3.1 三維立體測圖

（1）系統介紹。

數據平臺采集南方iData-3d數據工廠，利用傾斜攝影模型進行高精度大比例尺地形數據的矢量采集。基于圖像和自動掃描儀生成三維模型，可以直接由肉眼搜索地面物體元素的三維信息且不需佩戴立體眼鏡。在軟件中嵌入地類屬性模塊，實現單元編碼分類，經過整理形成1∶500的地籍圖。

（2）提取建筑物輪廓線。

提取建筑物輪廓特征時，充分采用傾斜模型中建筑物側面數據量大、精準度高的特點，輪廓點自動生成功能，對建筑物側面起點進行人工計算，解決建筑物外部輪廓點部分分辨率不高、特征提取和定位有偏差、精度低等問題。提取建筑物輪廓線不受同一高度平面的限制，在任意建筑物側面數據精度選取最佳位置為起點，可以明顯提高建筑物輪廓特征提取精度。

（3）數字線畫圖生成。

①采用“先整體，后局部”的工作原則，以測量模塊人工提取的建筑物輪廓和物體邊界數據為基礎，將二維矢量平面數據與三維模型場景分開顯示，讓模型、矢量、圖像同步聯動，點、線、面可以任意編輯，從二、三維顯示一體化、符號一體化、編輯一體化，實現1∶500地籍室內的交互測繪圖。

②本測區只采集203范圍內的農村宅基地、集體建設用地（非工業）的永久性建筑物、構筑物，包括房屋、陽臺、檐廊、門廊、車棚、貨棚、圍墻、柵欄等居民的設施。

③在三維立體模型上識別和制圖。在地物、地貌測繪制度上，沒有遺漏、變形、位置移動。形狀為圓或圓弧的地物，可以利用軟件相應的工具準確切割外輪廓線進行制圖。

④內業測繪時，所有地物的外部輪廓和面形圖形的測量必須圖形連續而封閉，線形圖形必須對內線段連續。

⑤圍墻、陡坎等有向線采集時注意符號放在前進方向的左側。

⑥測圖以自然村為單位，為減少接邊工作量，按道路、河流分割的區域為單位，保證測區范圍內不重疊、無縫隙。

⑦對無把握判斷的（包括隱蔽點、陰影部分、模型變形等），需繪部分輪廓線，在辨別困難處做出標記，予以說明，由外業進行補測、定位。

（4）矢量數據導出。

三維模型數據采集結束后，將mdb數據導出成DWG格式提交打印，提供外業調繪。

3.2 進行信息采集

在信息收集方面，為了實現完善的建筑工程施工，必須加大對相關信息和數據的收集，珍惜目前采用的各類信息數據收集儀器。分析目前真正用于測繪工作的相關技術，引進無人機技術可以更快地對各類問題和數據進行處理。實現數據的排序性和優化性，加大對信息的采集力度，有效地減緩后續工作的相關混亂情況。目前，許多施工企業單位已經開始利用先進化技術來采集和處理信息，必須保證模型的合理性和準確性，保證模型的合理性能夠在后續遙感繼續使用中提高整體的質量。在利用遙感技術進行信息數據采集和應用的過程中，可以采取日常的方法，提高整體測繪的質量好的效率。

3.3 數據的處理

（1）數據的下載。

飛行后，實時利用相關軟件下載影像數據、飛行記錄數據等文件，通過無人機管家軟件檢驗數據的完整性和品質狀況。未出現數據丟失情況，pos數據數字與視頻數據可以相對應。

（2）計算pos中的外部因素。

①所有飛行結束后，利用配套POS解算軟件Skyscanner v6.1.1為初步數據處理做好準備。

②在每一個像素曝光前，計算GPS中心的WGS84定位器內的坐標。

③解出每個圖像的外部位置元素（三維坐標和旋轉矩陣）。

3.4 像片控制測量

（1）像片控制點的布設。

像控點采用區域網布點方案，像控點在航線方向的跨度小于9條基線，旁向跨度小于3條航線，像控點最大間距控制約150 m。

本項目像控點共布設平高點1 880個，檢查點192個。在空曠硬質地面刷涂固定紅油漆作為標記。

像片控制點和圖根控制點編號均采用英文字母+阿拉伯數字表示，標段第一位用大寫英文字母F開頭，第二、三位字母采用社區漢語拼音首字母表示，其后使用阿拉伯數字流水編號。

（2）像片控制點聯測。

本測區像片控制點坐標聯測均使用JSCORS提供的網絡RTK方式進行，每個點分別觀察兩次。像片控制點聯測的工作原理為網絡RTK工作模式通過JSCORS數據中心處理GPS基準站的接收數據，獲取流站GPS接收機位置差分校正信息，通過GPRS數據通信方式實時傳送到流動站，獲得每個流動站的準確CGCS2000坐標值。

網絡RTK作業原理見圖1。

圖1 網絡RTK作業原理

（3）像片控制點解算。

通過JSCORS實時得到各流動站精確CGCS2000坐標值，高程采用大地高。

（4）像片控制點檢測。

檢測197個像控點（≥10%），外業檢測采用JSCORS RTK法不同時段對像控點的平面坐標及高程進行重復測量。平面中誤差為±1.7 cm，高程中誤差為±2.0 cm，符合相關技術要求。像控點成果檢核詳見檢查記錄。

4 結語

為了提高整體綜合工程工作的質量和效率，應積極加大對無人機遙感技術的應用。利用無人機遙感技術推動相關工程行業的發展，相關人員操作無人機時，應嚴格按照操作使用說明的要求。加大對先進技術的應用，提高整體工程測繪的質量。