無人機航空攝影測量技術在工程測量中的應用

張風霞

【摘要】隨著經濟和各行各業的快速發展，當前無人機設備憑借其操作便捷、測量精準程度高等優點而被廣泛地應用到了數字化地形測量工作當中，其不但有效提高了測量工作的效率，而且還有效提升了測繪結果的準確性，提升測量精度，所以受到了越來越多的關注。其工程準備階段和開展階段都進行到全新的局面，測量數據精準度要求更高、執行更加嚴格。通過采用無人機航拍技術能夠將通過定位系統、拍攝技術、地面監控系統對測量區域的數據進行精確的計算，從而有效提升測量工作的質量和效率。

【關鍵詞】無人機航拍技術;工程測量測繪;應用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

21.

隨著無人機的功能在社會各界中，廣泛應用，尤其是在測繪工程中，其強大的測繪能力以及高效的測繪效率，對于傳統的測繪行業，帶來了巨大的市場沖擊。我國科技強國建設目標的穩步推進，在工程勘測尤其是工程勘測領域取得了長足的進步和顯著的成效。伴隨著國家基礎設施建設過程中提出的高標準、高質量的工程建設要求，我國對于工程勘測的數據時效性、圖片分辨率和精度，以及測量技術的靈活機動性提出了更為嚴苛的要求。無人機攝影測量技術最為一種較為新穎的室外工程測量技術，能顯著提高工程勘測的測量效果，為此，本文就無人機攝影測量技術在工程勘測中的應用重點。

1、有關常規無人機航測系統組成

無人機航測遙感技術是集成遙感、遙控、航空測量為一體的新型測繪技術，并以數據信息快速處理平臺作為技術支持，對地物進行實時、快速的調查和動態監測。無人機平臺是配載控制系統和傳感器的飛行器，按照其機翼的形態分為兩種類型：旋翼和固定翼，在當前階段旋翼無人機比較受使用者的喜愛，因為其機身的構造特點更加便于控制其飛行姿態。按照無人機的動力系統可以分為燃料型、電動型等。其遙感系統除飛行平臺以外還包括軟件和硬件的組成。慣性導航和飛行控制技術是對整個無人機飛行姿態以及所配載的有關配置加以管理控制的部分，主要的組成部分包括傳感器、慣導、接收機等，控制系統是整個無人機系統的核心技術，能夠對無人機進行導航定位，在出現危險情況時能夠使無人機自動進入著落狀態并確保安全降落。小型的無人機飛行器在進行自動控制時，需通過傳感器對飛行器的速度、位置、姿態反饋信息加以收集，反饋信息來自不同傳感器。慣性測量模塊獲取姿態狀態，GPS技術獲取速度與位置信息，但是因為單一通過GPS技術和IMU難以達到數據高精準化，因此需要在傳感器系統中加入陀螺儀和氣壓計，并采取數據信息融合技術，從而確保無人機飛行器能夠安全、穩定地進行飛行工作。傳感器相關設備和控制系統的主要功能是獲取信息數據，在無人機系統中常用傳感器有熱成像儀、氣象傳感器、CCD等敏感組件。數據傳輸系統是指將傳感器所獲取的數據信息傳送至地面監測系統，并確保在傳輸的過程中數據能夠保持完整性和清晰度。

2、無人機攝影測量技術的應用流程

2.1無人機攝影設備的校驗

無人機云臺裝備的高清攝影器材，其相機鏡頭會存在一定的畸變差，因此在無人機外出攝影測量之前要對航測相機進行畸變差和像素矩陣的校驗。這個校驗過程又可細分為兩步，即實驗室校驗和場外校驗。首先要在實驗室建立標定白板，通過軟件補償的方式為相機編制有針對性的標定表。比如對航測相機的到區塊的像素點做整體左偏移一個像素單位的補償，用于對抗其畸變差，得到真實有效的測量數據。實驗室校驗法簡單且易于實施，但無法模擬真實復雜的情況，因此在完成實驗室校驗之后，要到室外進行實地校驗。操作方法和實驗室校驗一樣，需要技術人員首先在場外地面設置規則的標定記號點，然后為無人機規劃編寫測繪高度、飛行速度和航線，應特別注意規劃無人機飛行航線時應盡量多的交叉重疊，以確定和校對相同GPS位置時航測相機的畸變差。保證航測相機的可靠校驗是保障工程勘測工作順利完成的首要前提。

2.2航空測量攝影方面的應用

現階段，航空攝影測量技術發揮著越來越重要的作用，占據著越來越重要的位置。在航空測量工作中，無人機測量技術不斷發展和進步，各項功能也得到了更高效地發揮，可以很好地實現在復雜環境成像任務和數據轉化作業。另外，在攝影系統及GPS定位系統的支持下，可以將所獲取圖片信息及位置數據等有效整合起來，進而使圖像信息更加富有內涵。應用圖像繪制及合成等技術使基礎數據信息得以有效整合，進而利用相關信息處理系統進行深入加工，并最終形成具有更高準確性和質量的影像數據。這樣可以更好地對一些復雜、特殊環境進行有效把控;同時也有效地確保了測量的準確性和穩定性。

2.3地形測量效率提升

地形測量工作反映出地面的地勢結構以及地勢特點，為進一步開展相關區域的建設提供了重要的支撐。本次測繪共計用時140min，使用兩臺無人機，多個架次進行測量，同時在相關人員沒有進行地面勘察的情況下，進行地面區域的測繪工作，且測繪內容的分辨率為9cm，滿足相應的測繪任務需求，地形測量效率顯著提升。據人工測繪工程量對比，無人機的節約時間達到5倍以上的，且節能環保，無需任何的前期調研或者地形分析，結合當前無人機地面測繪技術，進行有效的測繪工作。由于測繪過程中，地面建筑過多，對于測繪區域造成一定的干擾，但是結合后期圖像計算軟件，可以實現對地面數據的精準測算。由此可見，地形測繪效率大大提升。同時，基于地形測繪的內容和數據，可開展后期的地形顯示工作。

2.4繪制地形地圖方面應用

在無人機設備中繪制地形地圖是一項極為重要的工作內容。在這一過程中，為了更好地確保其具有更高繪制精度，相關作業人員就要對數字化技術加以研究和探索，滿足測量要求。使得清晰度、比例尺，如對于河流、水庫以及湖泊等實施測量過程中，就可以應用航空攝影測量法來進行具體作業，不僅可以對測量目標進行直接觀察而且可以對相關測量數據進行運算，使測量結果具有更高準確性。另外，相關作業人員還應當結合無人機作業原理、測量方法、系統運用以及地圖地形繪制等方面進行綜合考量，使各項數據信息得以實現優化，盡可能地使圖像地形與數據地形保持統一，使地圖繪制技術水平得到進一步增強。

結語：

無人機航拍技術在地質工程測量測繪中已經得到廣泛的應用，并且取得了很大的成就，但是因為天氣、氣候因素的影響還存在一些問題需要解決，需要相關的科研人員和生產商根據問題加以進一步的研究，從而使無人機航拍技術得到更高效應用。

參考文獻：

[1]徐海鋒.無人機攝影測量技術在工程勘測中的應用[J].中國新技術新產品，2020（7）：22-23.

[2]何輝.無人機航空攝影測量技術在水利工程中的運用思考[J].工程建設與設計，2020（2）：259-260.