無人機遙感技術在測繪工程中的應用研究

［關鍵詞］無人機遙感技術；測繪工程；質量控制

近些年來，我國現代科技發展速度逐漸加快，使得各種先進的測繪技術開始應用在各個領域，但從實際情況來看，在當前的測繪工程中對于無人機遙感技術的使用依然面臨不利因素，有必要對其展開更為深層次的探究。

1. 研究背景

測繪工程是開展各種大型工程建設的基礎，需要工作人員在此基礎上展開設計、規劃以及決策工作，而進入工程建設階段同樣需要進行測量以及測繪，進而保障工程施工能夠嚴格依照方案要求，在完成工程建設之后還應當竣工測量，進而從根本上為工程的質量提供保障。以無人機遙感技術為代表的現代測繪技術創新，測繪工程在現代技術飛速發展的時代背景下逐漸朝著智能化和自動化的方向發展，基于無人機遙感技術的工程測繪流程如圖1所示：

2. 無人機遙感技術在測繪工程中的應用要點

2.1合理規劃航線

為了能夠最大限度發揮無人機遙感技術作用，應當針對航線展開合理的規劃工作，進一步明確工程測繪所在地的邊界和地形條件。若是其所在地區有著較為復雜的特點便應當妥善開展邊界校核工作，進而為航線規劃的高質量完成創造條件。工程測繪過程中需要針對現有的數據采集范圍進行拓寬，此舉能夠高效應對影像變量過大的現象，進而從根本上促進數據整理成效的提高。例如，在測繪時，需要先對區域的中心位置進行確定，并將邊界和中心點距離看作航測半徑，對其擴大10%～30%，這樣便可以盡可能促進測繪精確度的提升。由于工程測繪地區往往復雜，所以航測時應當事先安排好航線，妥善完整記錄[1]。

2.2 科學布設像控點

通常情況下，可以通過對于GPS以及RTK等技術的輔助應用開展像控點的布設工作，應當對于像控點基準點校核，這樣便能夠為定位精確創造條件。與此同時，像控點的布設位置應當能夠方便引測和測量工作，并且具有不容易被破壞的特點，這樣便能夠提升合理性，為測繪高效開展奠定基礎。除此以外，應當全面了解工程測繪區域當前情況，進而實現對于像控點數量的合理把控，一般來說，小范圍區域內只需要進行4個像控點的布控，應當根據范圍適當增加和減少。工作人員應當強化對于信息技術的應用進而構建三維模型，實現對于基準坐標的準確錄入。

2.3 精確設定航測參數

在合理規劃航線以及科學布設像控點的同時，測繪人員還應當對航測參數進行精確設定，針對同向飛行的無人機而言，應當合理把控同向重合率，確保能夠在60%以上，而對于旁向飛行的無人機來說，則應當保障旁向重合率大于30%。在正式進入航測階段之后需要加大力度實施對于航測速度以及高度等參數的管控，例如，當其在傾斜方向上進行測量時需要保障無人機的飛行高度在180 m以上，與此同時還應當確保其始終處在勻速飛行的狀態，維持在6～8 m/s范圍之內，保障同向重合率始終在80%以上，與此同時，其旁向重合率不得低于50%。在正方向測量時，無人機飛行高度需要控制在80 m以上，精確把控勻速飛行，同向以及旁向重合率分別應當在85% 以及40%以上[2]。

2.4 高效落實內業處理

在內業處理階段，需要全面開展對于數據的檢查工作，保障具有較高的重復性、精準性以及完整性，剔除那些重復或者是錯誤的數據，面臨數據不完整的情況，應當合理采用補測的形式進行補充，進而保障數據能夠符合要求，接下來便可以在計算機軟件中對其錄入。結合當前的實際情況來看，在應用無人機遙感測繪軟件階段基本上會使用CASS、CAD以及ArcGIS作為處理軟件，由于使用無人機遙感測試技術開展的數據采集工作在內容方面比較廣泛，還包括影像以及圖片，所以通常會通過數字化軟件的應用來實現數字化坐標的提取。

3. 以礦山測量為例分析無人機遙感技術在測繪工程中的實踐應用

3.1 應用概況

結合當前我國無人機遙感技術在測繪工程應用情況來看，礦山測量是至關重要的組成部分。當前我國注重開展對于各種礦產資源的開發，在生產力不斷提升以及經濟迅速發展的時代背景下，社會對于礦產資源有著越來越多的要求。而礦山的開采成效直接關系到資源利用效率，所以應當強化落實礦山測繪工作。應當形成前瞻性思維，強化對于無人機遙感技術等現代測繪技術的合理應用，以便為礦產資源利用效率提升創造條件，此舉能夠有效降低礦山開采帶來的環境污染。由于礦山建設的地點大多面臨相對惡劣的環境，與此同時，其地勢復雜，如果一味沿用固有的方式展開測量會影響結果的準確性，同時還會嚴重威脅測量人員安全。而在無人機遙感技術的協助下，則可以幫助克服惡劣條件對測繪工作的阻礙，高質量完成信息收集工作，進而保障礦產資源能夠得到高質量的開發和應用。應用無人機遙感技術開展數據測量工作即便是在偏遠地區也能夠發揮優勢，從多角度著手得到全面詳細的視覺信息，為對開發規劃方案進行制定提供參考，此外，在礦產資源開發階段應當嚴格依照可持續和綠色的原則，加強環保工作，高質量監督減少亂挖亂采現象[3]。

3.2 案例分析——安徽省某鋁土礦山測繪工程

3.2.1測繪要求

從鋁土礦礦床特征來看，礦體基本上出露地表，并呈現出分散分布的形式。與此同時，還有著突出的礦土共存以及露天堆積等特點。針對測繪工程而言，在礦區實現了較大范圍的覆蓋，作業的面積相對較大，以往大多會通過傳統測量方法，在礦區建立測量控制網，得到礦區各種基礎資料。在全部的資料當中，數字高程模型以及地形圖是至關重要的，若是依然沿用固有的測量方法勢必會增加數據獲取的難度以及時長。除此以外，得到的數據難以做到第一時間對礦區當前實際全方位反映。但低空無人機遙感技術的應用能夠更加方便迅速地明確區域地形圖和數字高程模型。

3.2.2無人機遙感技術的組成

在本礦區的測繪工程中主要采用低空無人機，其組成主要包括軟件系統、硬件系統以及通信系統，無人機的應用質量需要綜合考慮荷載、起降方式以及飛行高度全面評定。性能會對無人機采集數據的實效性產生重要影響。對于無人機系統而言，飛行平臺涉及推進設備、導航器以及機體等。飛機的總重量需要控制在2 kg以上，與此同時還要加大對于飛行速度的控制力度，使其能夠維持在60-160 km/h范圍之內，續航需要在1.3 h以上，能夠高效抵御4級的風，同時還要搭載平臺作為支持。飛行控制系統主要包括轉速傳感器、GPS接收機以及IMU/GPS系統等，主要作用便是為無人機的高效運轉提供支持，飛機控制系統能夠從根本上保障飛機飛行的穩定性。遙感設備主要是指飛機傳感器系統。當前傳感器包括紅外掃描儀以及多光譜成像儀，在飛行前，需要對于傳感器詳細檢查，實施校正工作[4]。

3.2.3無人機影像數據的獲取

（1）飛行質量控制

在當前低空無人機快速發展以及數碼相機持續優化的過程中，測繪工程領域開始意識到低空無人機應用優勢，但若是其面對高空中氣流不穩定的現象，那么相對于大飛機來說，無人機在獲取影像的過程中便有可能會出現機身傾覆以及偏離航線的問題。無人機飛行情況會對數據的質量產生決定性作用，所以為了進一步展現無人機遙感技術在測繪工程中的應用效果，關鍵在于強化無人機飛行質量的控制。相片整體應當較為清楚，不存在云彩遮擋的現象，旋偏角應當控制在15°以內，針對整條航帶而言，航線的彎曲度需要始終處在1.5%以下。從成圖比例尺出發，測區范圍內實際飛行的航線高度同設計要求偏差應當控制在50 m以下，相對高差應當小于20 m。

（2）相機檢校文件

從實際情況來看，針對低空無人機遙感數據處理工作相對簡單，相機是比較關鍵的傳感器之一，針對相機參數展開檢校工作能夠在像點建模的基礎上實現對于成像幾何參數的計算，構建目標地物同影像對應關系[5]。由此可見，開展相機檢校工作目的是完整、合理地展現影像中的光束，明確得出影像的畸變系數以及內方位元素。與無人機低空攝影測量相比，相機的畸變會導致其測攝的最終結果出現變化，可以通過對于內方位元素的應用有效規避共線方程的干擾，在此過程中應當先對干擾因素進行確定。光學及變差主要由兩種類型構成，分別為徑向畸變差以及離心畸變差。徑向畸變差主要指的是在徑向方向上構像點同其預先的位置偏離，其徑向畸與主點偏移相比存在正負差別。當鏡頭的中心未能做到同幾何中心重合時便會產生離心畸變。在無人機遙感測量過程中，結果并不會受到放射畸變以及偏心畸變的影響，所以通常情況下會將重點放在徑向畸變差方面，如下所示：

該公式中的k1、k2、k3指的是徑向畸變差系數，一般情況下只會對k1進行考慮。（x，y）代表像點坐標，R指的是像點直徑。

綜上所述，靈活使用無人機遙感技術能夠有效突破以往測繪工程在時間和空間方面的限制。因此，應當加強對無人機遙感技術的重視，更新升級，提升測繪結果的有效性。