測繪工程中如何充分發揮無人機的優勢作用

文／江國強 蚌埠市建筑設計研究院集團有限公司 安徽蚌埠 233000

引言：

當前無人機航測成為傳統航空攝影測量的有力補充，在測繪工程中體現出精細準確、機動靈活、高效快速、適用范圍廣、作業成本低等優勢，而無人機技術的應用范圍也在擴大，通過技術人員操控無線遙控設備完成相關測繪任務。無人機在測繪工程中形成了完整的系統，其主要由飛行器、地面控制系統、地面維護系統和發射回收系統組成，并且自動化和智能化水平逐漸提升，以下進行相關分析。

1、無人機技術的優勢

近年來無人機越來越多的出現在人們視野，而無人機遙感技術也逐漸成熟，深刻的推動著建筑行業發展與智慧城市建設（如圖1），整體來看無人機測繪技術的主要優勢體現在如下方面：

圖1 無人機進行測繪

1.1 靈活性強

無人機是一種飛行器，并且體積小巧，在起飛、降落與飛行調整的過程中可以靈活調整，并且無人機一般在低空環境下應用，所以受到的氣候環境的干擾較小。此外，相比大型的飛行器，無人機可以在較小的平整地面起降[1]。

1.2 測繪效率高

相比傳統的測繪技術，無人機技術應用范圍廣并且適應性強，在測繪工程當中如果所在區域測繪遇到突發事件，或者對時間要求較高可通過無人機解決，由此提升問題處理效率，減少財產損失。當前無人機的整體續航能力也得到了顯著提升，單次可以完成幾百m2的測繪任務，并且處于林區、山區等特殊環境依舊可以完成影像獲取任務，為相關單位了解地理信息帶來幫助[2]。

1.3 信息處理快

技術人員利用無人機進行目標區域測繪的過程中能夠迅速捕捉目標對象，并保證測繪結果具有全面性，以往的測繪工程中會由于范圍領域不明確問題影響測繪精確性，而無人機搭載了高分辨率攝像設備，由此滿足對目標區域信息的全面采集。

1.4 監測尺度大

新時期無人機所搭載的軟件和硬件設施不斷升級，技術人員可以通過性能優異的無人機技術監測目標，并結合測繪工作實際情況對監測尺度調整，由此對測量范圍精準控制，并根據社會實際需求擴大或縮小范圍。此外，無人機能夠對目標區域真實狀態真實體現，并通過三維成像技術可視化呈現，最終為相關單位提供重要的參考信息。

1.5 開放性強

在工程測繪工作開展過程中單一應用遙感技術難以保證測繪工作質量，所以技術人員可以實現遙感技術和其它技術結合，通過無人機技術能夠拓展應用效果，實現優勢互補[3]。

1.6 使用成本低

從設備成本控制的角度講，無人機相比大型飛行器的油耗更低，并且在維護方面更加便捷，無需在測繪過程中投入過多的人力和物力。此外，無人機搭載攝像設備后即可投入工作，整體運輸成本可以處于較低狀態。

1.7 安全性好

以往在測繪工程中受到地形因素影響明顯，尤其是在復雜的自然環境下測繪人員深入現場存在較大的安全隱患。隨著無人機出現在人們視野，結合多種測繪技術后可以無需測繪人員到達指定位置即可掌握現場情況，其中操控人員可以實現其自動起航與返航，進而代替作業人員相關工作，使得測繪工作效率大大提升。

2、測繪工程中無人機的應用要點

2.1 用于自然環境較差的地區

工程測繪人員開展測繪工作前期需要分析目標區域地質環境，然而在偏遠地區測繪工作容易受到惡劣環境影響，比如地勢較高、云層偏低、風力較大將難以保證攝影技術作用的發揮，通過無人機遙感技術能夠降低氣候地形等因素的影響，進而保證測繪效率和測繪精確性。此外，在監測地震、洪水等自然災害中也可以利用無人機掌握區域環境特征，進而提升救援工作效率。新時期全社會對航空攝影技術提出了更高要求，所以測繪人員也需要加強技術探索，進而適應更為復雜的自然環境，而無人機的出現可以滿足以上要求[4]。

2.2 用于信息采集

技術人員對地理信息采集的過程中可以應用無人機技術，以往的測繪技術難以保證測繪數據的精確性，也難以體現地理信息的本質規律。而應用無人機并結合遙感技術能夠確定最佳飛行線路，并且在自動加密方式下能夠確保采集信息安全，完成信息采集之后還可以通過系統自動刪除無效信息。此外，技術人員可以進行監測結果建模，通過可視化的模型進一步提升測繪工作成效。

2.3 用于信息處理

以往的測繪模式下所消耗的人力物力較大，并且工作效率偏低。近年來無人機技術飛速發展，在信息處理方面效率更高，比如礦山勘測工程當中利用無人機能夠保證測繪的深度和廣度，進而通過采集的數據掌握礦山周邊地質環境，科學制定施工方案，降低對周邊生態環境帶來的不利影響。此外，無人機可實現低空飛行，由此獲得大量的物理信息，技術人員再對采集信息進行處理。

2.4 用于影像資料

測繪人員在無人機平臺選擇的過程中需要分析測繪任務以及地理環境，之后控制無人機飛行線路、高度、速度，合理設置轉換緩沖以及曝光延遲等參數。無人機飛行過程中旋轉偏角偏大，這也對操控人員技術提出較高要求。此外，需要科學應用空中三角測量技術，進而實現信息高質量采集，避免出現漏拍情況。此外，需要利用無人機技術平臺功能自動修正數據，由此提升拍攝信息精確性。

2.5 用于低空飛行

在以往航空拍攝期間部分區域條件難以滿足數據的信息采集，其中飛行設備在云層較低情況下控制難度較大，所以操控人員可通過無人機進行低空數據采集，設計過程中需要對無人機設備跟蹤操作，利用遠距離控制指令，確保其飛行安全，由于無人機體型小、重量輕，更能適應復雜的地形，由此進行信息資料的完整采集[5]。

2.6 用于工程測繪

在工程測繪過程中應用無人機遙感技術需要科學設定飛行線路，了解試飛條件以及現場環境。在作業過程中也需要利用定位系統，之后通過三維模型進行拍攝畫面處理，由此獲取坐標系統，讓被測繪對象清晰呈現。采集和處理測繪數據期間可實現數據的同步備份，無人機遙感技術的一大優勢在于數據處理，并且所處理的數據能夠通過無壓縮格式存儲，之后在地理信息系統支持下把數據導入數據傳感器，無人機自動變焦數碼相機能夠真實記錄數據。

3、測繪工程中無人機的實際應用

無人機搭載的攝像裝置能夠用于城市規劃，滿足城市道路、建筑監控，在礦山工程、房產測繪與土地資源管理也有積極作用，進而提升測繪工作的全面性。

3.1 用于礦山工程

3.1.1 用于礦山規劃

礦山開采前期需要加強數據采集，然后科學制定開采計劃，應用無人機傾斜攝影技術能夠采集地形、地貌、海拔高度等數據，之后利用計算機繪制礦山地形圖，這一過程中需要先利用CAD 軟件將方案數據和周邊環境數據錄入系統當中，之后得到三維圖像，再利用傾斜攝影形成的數據庫，分析礦山結構，并且捕捉影像數據，得到三維建模。

3.1.2 用于礦山施工

無人機航測技術能夠為礦山工程建設提供全面的信息，比如能夠監測礦山周邊環境，進而提升勘察質量。在應用無人機期間通過低空飛行拍攝得到更加全面的數據，測繪人員需要通過無人機掌握礦山周邊環境，之后把數據傳輸到計算機終端，然后滿足現場管理需求，科學進行礦石轉移，避免破壞地層穩定性[6]。

3.1.3 用于礦山驗收

在礦山工程施工完成后需要進行驗收，這一過程中無人機依然可以起到積極作用，技術人員把采集的數據傳輸到計算機，進而掌握礦山的具體情況，比如操作軟件之后設定礦山的比例，得到三維模型，進而通過數據模型匹配設計方案，進而綜合效益分析。建立數字高程模型的過程中，應用了三維實景建模技術，使得礦山工程測繪工作更高質量的開展。

3.2 用于房產測繪

3.2.1 內業數據處理

進行內業模型建立過程中需要結合測量區域地面控制點，并應用立體測圖匹配加密點平面坐標以及高程，之后需要分析影像共同特征帶點，然后計算影像空間變化模型，最后在空間變化模型基礎上進行影像拼接。內業數據處理過程中首先需要進行影像預處理，在完成傾斜攝影工作后需要認真檢查測量區影像，避免出現影像扭曲、變形等情況，然后進行編號，技術人員把影像控制點精度設定為0.1mm，由此清晰呈現同名點。需要說明的是，在空中三角測量加密過程中需要通過人工處理方法批量控制[7]。

3.2.2 外業數據處理

外業部分主要包括采集無人機影像數據和野外相控操作，這一過程中需要應用激光測距儀、電子全站儀完成房產分戶圖測繪，分析建筑面積然后存檔。在具體操作過程中技術人員需要現場勘測目標區域，通常來說城中村建筑密度較大，建筑高度差偏小，因此無人機飛行高度通常低于100m，之后利用全球定位系統以及實時動態分差技術對區域相片控制點進行分析。此外，需要科學設定航測參數，主要是結合飛行區域情況加以設定，由此順利采集航測數據，設定航向和旁向重疊度為70%。

3.3 土地資源管理

3.3.1 土地規劃與整治

如今無人機在土地規劃的諸多環節都起到了積極作用，其中在項目實施前期可以獲取地理信息，而項目進行期間也可以分析工程進展，對施工情況進行監測，并且在項目的竣工驗收環節也起到積極作用。此外，在無人機的支持下生成景觀模型與三維地表模型，比如掌握耕地情況，分析土石方量。

3.3.2 土地利用調查

采取衛星數據調查的方法可以全面掌握土地使用情況，不過圖像的獲取周期較長。新時期我國在三調工作中對土地管理工作提出了更高要求，需要對用地信息詳細統計，而規劃整治過程中需要開展好地理數據測量、工程質量管理、工程進度審查和工程質量驗收等工作，需要對地表形態進行全面分析，之后制定土地使用方案，而項目結束后須也需要重新繪制地形圖，進而分析新增耕地面積，所以整個流程復雜，借助無人機航測技術能夠得到大比例尺的土地利用現狀圖[8]。

3.3.3 土地確權

利用無人機航測技術可以分析農村土地承包關系，推動土地流轉工作的高質量開展，為了獲取基礎地形圖數據需要合理選擇方法，其中工程測量外業實測可以保證測繪的精度，不過需要大量的人員參與，并且耗費時間長，采取無人機航測可以保證測繪效率，并且機動性強、投入成本少，因此成為土地登記和確權工作的主要措施。

4、如何在測繪工程中發揮無人機的優勢

4.1 堅持因地制宜的原則

新時期為了繼續推動測繪工作開展需要在應用無人機技術的過程中堅持因地制宜的原則，也就是結合實際工作需求選擇攝影技術，由此智能化、可視化管理滿足測評需求。新時期，在應用無人機技術的過程中也需要結合大數據、物聯網等技術，促進資源優化配置，在滿足測繪需求的同時創造更大的經濟效益。

4.2 完善應用基礎

利用無人機遙感技術過程中需要保證設備投入以及操控人員素質過硬，具體如下：其一，需要加強基礎設施，投入完善相關系統與設備，讓無人機有效滿足環境監測、水文監測、植被管理，確保工作效率；其二，相關單位需要科學制定制度和規范，尤其是需要加強資金投入，進而定期進行無人機的養護管理，由此確保測繪工作的順利開展[9]。

4.3 科學進行傳感器設置

結合無人機測繪實踐報告可以發現，以往無人機所搭載的傳感器精度偏低，由此影響測繪效果，導致測繪圖像利用價值不高。因此新時期需要繼續完善傳感器設置，全面提升設備硬件的信息采集精確性，同時需要分析測繪工作實際情況，對無人機操作進行科學設置，延長其續航能力，最終為相關單位提供技術支持。

4.4 提升無人機抗風能力

在自然環境較為惡劣的區域開展工程測繪工作期間無人機性能將對測繪工作質量產生直接影響，在大型無人機起降過程中需搭配輔助裝置，而飛行期間可能出現碰撞、摩擦等情況，導致硬件設備受到損壞。相比之下體積小巧的無人機操控靈活，但難以滿足高空飛行，不利于資料的全面獲取，因此新時期技術研究需要充分分析無人機設備體積、重量和結構，由此提升抗風性能，適應更加復雜的工作環境。

4.5 優化網絡傳輸功能

將無人機技術用于測繪工程過程中需要高度重視無人機網絡傳輸質量，從技術角度以及測繪質量出發，由此提升網絡傳輸效率。在實際技術應用過程中技術人員需要優化信號接收裝置，并且確保遙感技術在良好環境下作業。此外，安裝無人機信號裝置期間首選高位點，然后進行接收裝置的安裝，這樣才能有效提升信號傳輸質量。

4.6 加強人員培訓管理

無人機技術在工程測繪過程中具有重要價值，這也對操控人員專業性提出了較高要求，為了在應用無人機技術的過程中確保人才質量過關需要做好以下工作：其一，需要加強現場配合，對無人機進行科學操控；其二，需要相關單位在工程測繪前期進行人員的系統培訓，不斷提升其操作技能；其三，加強模擬訓練，由此應對測繪期間復雜的自然環境，高質量完成測繪任務[10]。

4.7 加強設備和硬件維護

在工程測繪過程中應用無人機技術依賴于其先進的硬件設備，同時需要確保信號接收裝置、智能終端設備質量過關，否則將會影響數據傳輸質量，為此要求在測繪作業前期開展好相關設備維護工作，要點為檢查電源系統、通訊設備與地面電臺，而無人機維修過程中也需要做好清潔處理，檢查裝置是否固定，進行信號強度測試。在測繪工作進行期間，需要分析影像質量，如果出現航線彎曲與重疊情況需要對影像的清晰度和色彩進行分析。

結語：

綜上所述，無人機在測繪工程領域具有測繪范圍廣、機動靈活、效率高、成本低的應用優勢，可以在諸多工程中得到應用。為了保證測繪工程的順利實施，需要堅持因地制宜的原則，完善應用基礎，優化網絡傳輸功能，加強設備和硬件維護，加強人員培訓管理，最終進一步助力社會的健康發展。