無人機航測在工程測繪中的應用研究

唐婉琳

摘要：近年來，無人機航測技術很多領域都得到了廣泛應用。無人機航測技術比較適用于小范圍的作業、能夠獲取到非常高的影像分辨率、不會被空域所限制、機動靈活、作業成本比較低，其在工程測繪中被廣泛使用。論文主要對無人機航測在工程測繪中的應用進行研究，以期為相關工程提供參考。

關鍵詞：無人機航測;工程測繪;應用研究

我國測繪技術經過多年發展，已取得豐碩發展成果，尤其以航空遙感為代表的一系列大飛機、衛星、無人機遙感技術在社會生產生活中有著廣泛應用，極大地推動了工程建設、應急測繪等工作順利進行。其中，無人機航測技術比其它航測技術具有高精度、成本低、操作簡單等優勢，但同時還存在一些影像畸變、影像傾斜角等問題，所以在應用時需要測繪人員結合測繪對象，在充分把握各項航測技術優缺點基礎上，從中選擇最優航測技術，提高工作質量和效率。

一、無人機航測系統的優點與缺點

（一）無人機航測系統的優點

首先在優點方面，航測技術成本低，無人機進行相關區域地理信息的測定時，全部測定工作由無人機來進行，無需駕駛人員駕駛即可直接快捷地開展各項工作，不用額外花費資金在飛行器上安裝安全裝備和駕駛儀，無人機整體生產使用資金少，搭載裝備少，整個機型也比較小，占地面積不大。無人機也可以直接進行拆卸與折疊，此類飛行器大量運輸時按照機型說明直接進行折疊運輸，運輸花費也相對較少。無人機航測技術具有靈活迅速的優點，在應用期間如果需要測繪數據對象為自然災害事件時，可以及時獲取災害發生地點最新遙感數據信息。發生災害后事故現場情況通常較為復雜，大部分情況下有人機或者搜救人員無法及時進入相應區域，導致災后信息獲取延遲，事故處理小組無法及時且科學部署救災計劃。但是通過無人機可以在較小干擾影響下直接飛入災區獲得事故發生后第一手信息，航測飛機飛行準備時間短，勘測時反應非常靈敏，上升速度很快，非常適合用于災后救援。無人機航測技術還具有飛行高度較低的優勢，航測時飛行高度越高，獲得數據誤差越大，會和實際數據產生差異，所以無人機可以有效改善常規航測影像精度差的問題，通過低高度飛行可以得到高精度比例尺的影像圖，尤其對局部信息獲取有極高成功率。無人機低空航測時大部分測繪飛行都是在云層之下，所以多云天氣不會對測繪結果產生不良影響。

（二）無人機航測系統的缺點

在缺點方面，無人機航測存在安全問題，即航測時無人機缺乏安全防護措施，容易出現故障問題影響測繪工作質量，并且故障發生后沒有相配套的應急對策，如果一直在故障狀態下測繪，數據質量難以保證。同時還具有穩定性差等問題，無人機由于不需要駕駛員來駕駛，所以設備整體結構非常簡單，質量較輕，外形小巧，在飛行航測時遇到強氣流，容易發生機身偏離既定軌道問題，由此獲得的數據質量也會受到嚴重影響。目前用于航測的很多類型無人機具備航線自動調整功能，但是飛機部分角度偏移屬于無規律可循的問題，自動調整功能在一些情況下無法進行合理調整。

二、無人機航測系統的組成

無人機航測系統的飛行平臺是無人駕駛器，通過負載數碼相機來展開拍攝，通過相關的航測數據處理軟件來對數據進行相應的處理，關鍵的組成部分有：地面信息處理和接受設備、遙控設備、通信設備、影像獲取設備、飛行控制系統以及無人機飛行平臺等。從基本構成來看，無人機航測系統由地面配套設備以及無人機飛行平臺構成，地面配套設備由數據處設備、信息接受設備以及地面遙控設備構成，無人機飛行平臺由影像獲取設備和飛行控制系統構成。從無人機飛行平臺來看，其是傳感器和導航器設備的主要載體，通常要求其載重要高于 2kg，續航時間至少為1.5h，巡航速度需要控制在60～160km/h，搭載設備相應任務倉的體積需要超過12500cm 3 ，抗風能力至少要控制在4級以上，機身翼展和長度要控制在 2～3m，起飛的方式有2種：彈射架起飛和跑道起飛;回收方式也有2種：降落傘降落和跑道降落從飛行控制系統來看，其主要包括傳速傳感器、氣壓傳感器、空速傳感器、慣性導航系統、GPS 接收機以及飛行控制面板等，同時操作員能夠利用自主飛行、控制程序以及人工控制3種模式來進行航空作業。從地面遙控系統來看，其主要包括無線電收發裝置、地面遙控平臺、地面控制中心計算機等，能夠在數據傳輸系統的實時輔助下，對飛行平臺的電源能耗、距離、方位、航向、航跡、空速、高度以及飛行姿態進行存儲，進而在地面無線電遙控系統的輔助下，將控制指令和數據發送給飛控系統，使得無人機能夠在地面操作人員的指揮下，能夠完成飛行。從影像獲取設備來看，其主要使用的是面陣CCD 數字相機，按照相機所具備的幾何成像模型，對相機進行校檢，進而獲取到相機自身的內外參數。在必要情況下，需要通過特殊手段對相機進行檢測，對每一個像元自身的畸變量進行測定，目前，主要應用的相機是EOS 450D和5DMarkⅡ。從通信設備來看，其主要是由地面和空中2個部分所構成，比如，數據傳輸、天線以及電臺等，使得飛行控制系統和地面監控站之間能夠完成控制指令和數據傳輸，并且無人機和地面監控站的相對距離至少要是 10km。

三、無人機航測在工程測繪中的應用

（一）無人機像控測量和影像快速拼接

和傳統航測不同，無人機在像控測量時，獲取到的影像數量比較多，且像幅較小，多數都是應急測繪，不太適合于通過沖印相片來對像控進行測量。與此同時，測量區域范圍之內所包含的特征點一般比較多，故而在航飛之后，在進行像控測量時，獲取到的像控點一般都在測區內部均勻分布，在色彩鮮艷的對比度上，比較明顯，同時在影像方面具有較高的辨識度。當獲取到影像后，快速地檢查其質量，一旦和規范標準符合并在畸變預處理之后，按照每一張影像本身所對應的相關 POS數據，來對測區影像進行快速的拼接。

（二）空中三角測量

通過無人機處理軟件來進行空三加密的計算，該軟件在自動化程度上比較高，通常處理過程只需要控制點文件、相機參數文件、POS 數據以及原始影像的準備。因為航線是呈 T 型形狀的，故而為了處理的方便性，通常的構建航線是東航線和西航線，之后再通過 POS 數據來實現自動化的航帶創建，對連接點進行自動的匹配以及提取，并自動地對粗點和差點進行挑取，檢查好測區內部連接點的分布是否足夠均勻，對部分連接點進行手動增加，從而確保航線和模型之間的連接強度滿足要求。同時需要注意的是，在加點過程中，要確保與影像邊緣的距離要足夠大，防止相片邊緣發生比較大的變形。

四、結語：

總而言之，將無人機航測技術應用在工程測繪當中，可以顯著增強測繪精度，縮短周期，提高效率，彌補了傳統航測技術的顯著缺點，提高了航測的精確性，與此同時，還降低消耗成本，優勢較為顯著。然而需要注意的是，要想使得工程測繪的精確度和準確性顯著提高，還需要對該技術進行進一步的完善，使得其能夠最大限度地滿足工程在勘測過程中的需要，從而提高工程的質量。

參考文獻：

[1]曹長軍.無人機航測在小范圍工程測繪中的應用探討[J].建筑工程技術與設計，2017（12）：517.

[2]魏浩.無人機航測在小范圍工程測繪中的應用探微[J].建筑工程技術與設計，2017（9）：488.