探討無人機遙感在工程測繪中的運用

薛志遠

（重慶長江勘測設計院有限公司，重慶 400000）

0 引言

隨著我國工程施工與科學技術的不斷結合，無人機遙感技術在工程測繪應用中越來越廣泛，已經發展成為工程施工中的重要組成部分。無人機遙感技術在工程施工中具有測繪精準、應用范圍廣、抗干擾、使用方便、精確度較高等優點，這些都是人工測繪無法完成的。另外，無人機遙感技術是多種技術的結合，既有對相關信息的采集、處理，又有對信息的傳播與應用，是對信息的綜合處理。無人機遙感技術能夠自動處理所采集到的數據和信息，而且具有較高的計算精度。其主要功能就是對各種航拍照片及其他作業設備的各項指標進行測繪和自動校正，以保證后續的測繪和計算結果的準確性。因此可以使用無人機遙感技術系統，通過數據采集獲得最后需要的數據。為了在測繪軟件上建立理想的連接，可以在此環境下提供一些可以閱讀和識別的文件。若使用的信息收集方法不正確，可能會發生信息混淆、整體效果低下和收集方法不合理等問題。

1 無人機遙感測繪技術分析

長期以來，我國對工程監測通常是利用六分儀、經緯儀、水準儀等傳統的測繪工具進行測定，再加上借助傳統的測繪與分析方法，對于不同的工程，在工程測繪的周期和測繪質量方面，參差不齊。總體而言，傳統測繪的方法勞動強度大。這些傳統的工程測繪儀器，具有測繪周期長、精度低、手動消耗量大、物料消耗量大等特點。動態監測工程的實施情況比較困難。傳統的測繪方法是通過人工使用各種專業化的測繪儀器進行實地勘測，具有工程測繪耗時、耗力、耗材，并且準確性不高的特點。隨著現代化科技技術的發展，無人機遙感技術的應用就可以有效解決這一問題。

在運用無人機遙感技術進行工程測繪時，可以不需要人工測繪就直接勘測到工程的地形狀況，收集到各種信息數據，之后利用計算機將各種數據計算，從而獲得工程的基本信息；同時，利用地理信息系統存儲的一些信息數據，可以準確預測工程的施工情況，方便人們及時做出準備。隨著科學的進步，航空攝影測繪和遙感技術取得了長足的進步，特別是無人機航測技術在實際測繪中使用較多，在工程測繪中發揮了重要的應用。與傳統的測繪技術相比，無人機遙感測繪由于可以捕捉具有表面特征的4D 產品并且獲得的信息更加全面，因此被用于多種行業和學科。

2 無人機遙感測繪技術原理和特點

2.1 無人機遙感測繪技術原理

近年來，無人機遙感測繪作為一種新型的航空遙感技術發展迅速，且技術日趨成熟。遙感技術，利用衛星遙感與通信系統進行的一種技術，不用直接接觸目標，而是通過傳感設備，實現對信息的收集與分析處理，并進行信息的識別與分類。遙感技術具有很多優點，如多層次、科學性、宏觀性等，廣泛應用于地質勘查、工程測繪和工程環境評價等方面，并發揮著越來越重要的作用。通過在地球不同高度上的傳感設備，對地球上的電磁波進行收集與加工，包括地球上各種物體反射或者發射的電磁波，再進一步使用特殊的方法對信息進行解讀，從而應用在科學研究的各個過程。無人機遙感是通過計算機采集地形地貌、地面物體的3D 坐標和附加屬性信息，并通過計算機處理、顯示和輸出地形圖。無人機遙感技術如圖1 所示。

圖1 無人機遙感技術

2.2 無人機遙感測繪技術特點

隨著無人機技術的發展以及普遍應用，把原本大量的外業工作變成了內業工作，在很大程度上解放了工程測繪人員的勞動力及時間，也降低了工程測繪的技術成本。無人機遙感測繪相對于傳統工程測繪的優勢在于：①起降靈活方便，攜帶方便，對周圍環境和天氣要求不高。一般而言，空中范圍附近無障礙的平坦地面足以自由起降。②可以低空飛行，提高運行效率。小型無人機可在100～500m 范圍內進行低空航拍作業，讓用戶快速、快速地完成所需的結果。小型無人機單次飛行作業面積約1km2，作業效率高。與傳統的工程勘察相比，現場人員的投入顯著減少。③可以快速獲取高分辨率數據。通過配備的攝像頭和其他傳感器獲取準確直觀的地面信息。低空攝影照片的分辨率可以達到3～5cm 的超高分辨率數字圖像，這是常規測繪無法達到的。無人機技術具有先進的全球導航技術，能夠實現高質量的現場驗證和測繪，并生產滿足基本測繪需求的產品。無人機遙感技術可以在高度比較低的空中生成高分辨率的遠程感知圖像，其具有高適應性、高工作靈活性、高分辨率及經濟便利等特性，在某些小范圍地區廣泛地應用了無人機遙感檢測系統來進行對數據和傳統航空成像等信息的搜集。④無人機與GPSRTK 結合，利用無人機快速靈活獲取地面位置數據。GPSRTK 外業捕捉影像控制點的平面和高程信息，保證航拍區域內的測繪精度，兩者結合生成數字高程模型。在無人機遙感技術的幫助下，工程測繪的工作得到了平穩開展和運行。無人機技術會給工程測繪界帶來一場變革，將會給工程測繪帶來一個更加真實的世界，更加高效的世界，開啟無人機攝影的新時代。

3 無人機技術應用要點

3.1 施工環境調查

在正式進行工程測繪之前，必須要由有著豐富經驗的專家對檢測計劃進行全面、詳細的綜合性分析和討論，需要去掉側面的干涉才可以得到明確、準確的圖像數據，并根據周圍的實際情況，規劃合理、科學的飛行路徑，進行試飛。在項目正式啟動之前，應對工程測繪周圍的環境進行系統的調查，綜合評價被監測區域的環境條件和氣候條件，選擇適合試飛的飛行平臺，將各個方面做完比較后決定最適合監測領域的飛行平臺，合理地決定測繪核心點的位置，并為了后續研究和勘探工作的順利開展進行標記，為正式調查和地圖制作打下堅實的基礎。

3.2 GPS 技術的應用

為了使測繪網具有較高的準確度，必須對其進行科學的設置。為了保證天線基底的穩定性，應設置無線GPS 設備，并按照要求進行安裝，確認是否有異常的信號接收進來，并對建設現場進行全面監控。無人機技術測繪的精確度是我們一直關心的話題，精確度也是以后無人機技術要解決的問題，在不斷提高工作效率的同時，要把精確度提高上去。目前采用的無人機遙感技術能夠確保將監測和測繪系數精確到毫米級，探測和測繪信息的精度更高。工程測繪主要利用無人機技術、GPS 技術等現代科技手段進行。

3.3 信息采集

在多維應用的工程測繪過程中采用多層次的方法和技術，實現對研究范圍內信息的高效、快速獲取。信息采集是無人機對工程測繪一個非常重要的部分，采集信息的質量也影響著檢測結果的準確性。為了在監測領域獲得準確的地理信息，在利用無人機遙感技術采集信息時，必須根據地理特征設置合適的飛行模式，無人機遙感技術可以對采集到的地理信息進行自動分類和過濾，刪除與測繪結果無關的、沒有特定用途的信息，無人機遙感技術還可以對采集到的信息進行自動加密，防止信息隨時變化或者被盜取。當無人機遙感技術完成信息采集的任務后，會把信息數據轉換為計算機三維模型，提高了數據信息的可觀性，這樣就可以大大降低信息和數據的復雜性，進而提高了工程測繪的精度。

3.4 內業數據處理

外業航測工作結束之后，就要著手開展內業數據處理工作。數據信息處理時要利用專業的處理技術來降低外業像控點。要對POS 數據和相片數據進行預處理。對于POS 系統而言，它可以對定位系統與航拍儀進行高度集成，所使用的硬件設施主要為慣性測繪裝置，并且還用到了定位系統等。利用POS 系統獲取數據時，需要借助定位系統來得到位置參數。借助于慣性定位設備，可以明確定義姿態設備。當數據處理工作完成后，技術人員可以使用網格手工分析技術對兩相圖像數據進行深入分析和處理。在無人機航測拍攝工作中，可以把拍攝區域分成若干個網格，針對每一個網格做出針對性處理，進而能夠準確的掌握這一區域的情況，同時也有助于管理人員全面的了解工程建設狀況。這一過程中，需要用到專業性較強的軟件進行數據信息的全面融合。對于錯誤的數據信息，還要進行校正。數據校核期間主要借助控制點來實現。當航測影像呈現出姿態信息和相應的位置信息后，就需要著手開展后續的處理工作。

4 結語

對于無人機技術而言，它是在傳統航測技術基礎上不斷發展進而形成的一種先進的航測新技術。相比于傳統的航測技術，無人機技術的效率更高，同時更具輕便性、靈活性與準確性特點。隨著科學技術的不斷更新，無人機控制系統逐漸實現了人工智能的轉變，大大提高了測繪的便利性、操控性、效率等。合理利用無人機技術能夠準確進入到相對復雜的區域，并實現對基礎工程的有效監測，最終獲取準確、完整的信息與數據。無人機技術在當前的工程測繪工作中有著廣泛的應用，該技術的時效性與應用效率較高，對于起落場地條件沒有嚴格的要求，應用成本相對較低。通過無人機技術的使用，可以實現對工程測繪動態情況的實時監測與管理，提高工程測繪的時效性，并且提升工程測繪管理部門的工作效率與質量。