無(wú)人機(jī)在測(cè)繪工程中應(yīng)用技術(shù)的分析

◎王亞平

一、無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能

1.地面控制系統(tǒng)。地面控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)接收子系統(tǒng)（包括數(shù)據(jù)處理終端與接收終端）、無(wú)人機(jī)地面控制系統(tǒng)（遙控設(shè)備，負(fù)責(zé)對(duì)飛機(jī)的拍攝、飛行以及起降等予以控制）、航機(jī)規(guī)劃子系統(tǒng)（關(guān)鍵部分為飛行控制軟件）。地面站的軟件系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)飛機(jī)與地面之間的雙向數(shù)據(jù)通訊，主要作用包括對(duì)飛行數(shù)據(jù)予以回放、控制任務(wù)載荷、對(duì)航點(diǎn)予以可視化編輯、對(duì)飛行狀態(tài)予以控制與監(jiān)視、對(duì)傳感器參數(shù)予以設(shè)置與標(biāo)定、對(duì)飛行控制參數(shù)予以設(shè)置等。

2.數(shù)據(jù)后處理系統(tǒng)。其功能較多，具體包括以GPS或POS等飛行數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)航帶間與航帶內(nèi)模型的拓?fù)潢P(guān)系網(wǎng)予以構(gòu)建，為全自動(dòng)定向處理提供條件；以航向?yàn)橐罁?jù)，對(duì)影像糾偏角予以自行確定；自動(dòng)實(shí)現(xiàn)內(nèi)定向，對(duì)影像框標(biāo)予以自動(dòng)識(shí)別；自動(dòng)完成定向點(diǎn)的提取，為平差網(wǎng)的建立以相對(duì)定向提供條件；對(duì)模型內(nèi)定向點(diǎn)的數(shù)量與分布合理性予以分析；立體影像匹配，進(jìn)而生成DEM，將TIN、DEM插入離散點(diǎn)，定向點(diǎn)批量生成DEM，對(duì)EDM進(jìn)行過(guò)濾或批量修改，DEM差分、合并或切割DEM，經(jīng)TIN生成等高線；經(jīng)DEM完成正射影像的批量生成，經(jīng)TIM與DEM完成單幅正射影像的生成等。

二、無(wú)人機(jī)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用技術(shù)分析

1.無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用。在測(cè)繪工程中，無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的應(yīng)用主要包括四個(gè)方面，即航線規(guī)劃與測(cè)量范圍確定、測(cè)量區(qū)域控制網(wǎng)建立、測(cè)量數(shù)據(jù)的處理、無(wú)人機(jī)測(cè)量精度的控制。其中，航線規(guī)劃與測(cè)量范圍的確定，主要是通過(guò)嚴(yán)格控制無(wú)人機(jī)的拍攝時(shí)間來(lái)保證拍攝的有效性，因?yàn)橐话銦o(wú)人機(jī)的飛行極限時(shí)間為1小時(shí)，有效拍攝時(shí)間為50 min左右。因此需要合理規(guī)劃拍攝航線以及待測(cè)工程的全境測(cè)繪區(qū)域，只有這樣才能保證無(wú)人機(jī)測(cè)量任務(wù)的全面完整執(zhí)行。測(cè)量區(qū)域控制網(wǎng)建立，主要是對(duì)工程測(cè)繪任務(wù)的進(jìn)一步細(xì)化，主要實(shí)施步驟為：一是根據(jù)待測(cè)區(qū)域面積的大小，進(jìn)行相應(yīng)等級(jí)、規(guī)模控制網(wǎng)絡(luò)的建立；二是在該控制網(wǎng)區(qū)域內(nèi)設(shè)置GPS坐標(biāo)點(diǎn)，以便三維坐標(biāo)系的處理和相關(guān)數(shù)據(jù)的處理。在處理測(cè)量數(shù)據(jù)的過(guò)程中首先就需要在無(wú)人機(jī)外業(yè)飛行任務(wù)完成之后科學(xué)、謹(jǐn)慎地開(kāi)展相關(guān)影像的選擇工作，從中挑選出影像之后的處理工作則需要借助GPS導(dǎo)航數(shù)據(jù)與快速排片軟件來(lái)完成；其次是用事先得出的檢校參數(shù)預(yù)處理無(wú)人機(jī)取得的原始影像數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)相機(jī)透鏡畸變?nèi)毕萦绊懙南辉俅螠y(cè)區(qū)影像空間坐標(biāo)與姿態(tài)信息則需要借助平差操作來(lái)獲取；最后將以上操作中所獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)輸入攝影測(cè)量專用軟件中得出立體測(cè)圖和所測(cè)地區(qū)的大比例尺地形圖。

無(wú)人機(jī)測(cè)量精度的控制，主要是通過(guò)選擇適宜的天氣、采用適宜的平臺(tái)和軟件來(lái)保證無(wú)人機(jī)測(cè)量的精度。無(wú)人機(jī)航拍任務(wù)的實(shí)施盡量選擇在晴朗天氣、可見(jiàn)度高的環(huán)境下進(jìn)行，不僅可以保證影像色彩與地面信息獲取的完整性，還可以避免由于霧霾等因素影響導(dǎo)致影像曝光，降低了成圖精度的損傷。另外，無(wú)人機(jī)在執(zhí)行航空測(cè)量任務(wù)時(shí)，也會(huì)受到風(fēng)力、氣流等因素的影響，為了保證航拍影像的清晰性，應(yīng)采用二維姿態(tài)穩(wěn)定平臺(tái)，該平臺(tái)在小范圍短時(shí)間內(nèi)，不會(huì)受到太大風(fēng)力變化的影響。由于受到無(wú)人機(jī)本身體型以所攜帶攝影設(shè)備的限制，在獲取航空影像畫(huà)面時(shí)通常畫(huà)面的比例相對(duì)較小，在平差解算時(shí)如果采用原有的空三軟件，多測(cè)區(qū)處理時(shí)會(huì)出現(xiàn)各種錯(cuò)誤，因此應(yīng)選擇適宜的平差軟件，目前使用較多的為PATB平差軟件。

2.無(wú)人機(jī)測(cè)繪遙感系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪工程中應(yīng)用具有很大的優(yōu)勢(shì)，但是任何科學(xué)技術(shù)都會(huì)存在一定的局限性，同樣無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在實(shí)際的工作中也存在一些問(wèn)題。因此，需要采取一些有效的完善措施。第一，提高搭載在無(wú)人機(jī)上的傳感器的傳感性能，可以使用一些具有較高精度的傳感器，并且提高無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)，這樣可以提高無(wú)人機(jī)的工作效率。第二，要提高無(wú)人機(jī)的抗風(fēng)性能，目前在大風(fēng)天氣使用無(wú)人機(jī)的過(guò)程中，其準(zhǔn)確度會(huì)受到影響，甚至還會(huì)面臨被吹落的風(fēng)險(xiǎn)。第三，需要對(duì)無(wú)人機(jī)的起降性能進(jìn)行完善，盡量降低無(wú)人機(jī)的起降條件。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，無(wú)人測(cè)繪遙感技術(shù)常常應(yīng)用在農(nóng)村基建工程。究其原因是其造價(jià)成本低且具有機(jī)動(dòng)性、適應(yīng)性等高性能，適合于資金消耗較少的工程測(cè)繪中。就征地測(cè)量來(lái)說(shuō)，其目的是將集體所有土地轉(zhuǎn)換成國(guó)有土地，但在工作實(shí)際進(jìn)行過(guò)程中，對(duì)于一些坡度較大的土地征收如何測(cè)量，存在著一定的爭(zhēng)議。相關(guān)管理部門的規(guī)定是以平面面積為基準(zhǔn)面積，而村民認(rèn)為準(zhǔn)確面積應(yīng)根據(jù)土地斜面來(lái)計(jì)算。針對(duì)上述情況，相關(guān)技術(shù)人員對(duì)土地測(cè)量進(jìn)行無(wú)人機(jī)航測(cè)，充分利用正射影相圖勾繪技術(shù)，保證面積測(cè)量的準(zhǔn)確性，使相關(guān)管理部門與村民達(dá)到共識(shí)，降低了影響。

3.無(wú)人機(jī)低空航測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用。低空無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在礦區(qū)礦山測(cè)繪方面具有較高的技術(shù)應(yīng)用水平與優(yōu)越性，它能夠?qū)⒛承┨厥饣蛭ｋU(xiǎn)地形的幾何測(cè)繪數(shù)據(jù)整合起來(lái)并加以測(cè)量，再配合地方環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集礦山測(cè)繪內(nèi)容進(jìn)行深度分析。相比于傳統(tǒng)人工測(cè)繪作業(yè)，低空無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪作業(yè)方面占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。首先，低空無(wú)人機(jī)具備機(jī)動(dòng)靈活、高分辨率與高效率三大技術(shù)優(yōu)勢(shì)特征，這三大技術(shù)優(yōu)勢(shì)確保了其作業(yè)中所采集數(shù)據(jù)的高敏感度與高處理效率。以礦區(qū)中所存在的某些應(yīng)急測(cè)繪項(xiàng)目為例，低空無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)就發(fā)揮了巨大的技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗軌蛟谙鄬?duì)起降困難的場(chǎng)地環(huán)境中取代直升機(jī)實(shí)施低空范圍的遙感測(cè)繪，例如在低洼湖泊、低谷、低海拔海洋、高山山麓等區(qū)域通過(guò)遙感測(cè)繪采集大量高清影像資料，其最高分辨率可可達(dá)到0.1m左右。其次，在數(shù)據(jù)處理速度方面它也遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于目前比較流行的GPS和GIS技術(shù)，能夠達(dá)到單機(jī)攝影覆蓋面積200㎡以上，這就比常規(guī)人工測(cè)繪技術(shù)提高了大約40倍。再次，低空無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)還提供圖像測(cè)繪編輯與加密處理等豐富功能內(nèi)容，這些輔助技術(shù)都有效控制了礦區(qū)工程測(cè)繪作業(yè)成本。

結(jié)束語(yǔ)：隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)人機(jī)技術(shù)已經(jīng)深入的滲透到各個(gè)行業(yè)當(dāng)中，其中無(wú)人機(jī)與測(cè)繪工作的結(jié)合，就充分的發(fā)掘出了測(cè)繪工程的工作潛能。在無(wú)人機(jī)測(cè)繪工作的開(kāi)展下，測(cè)繪工作人員的工作安全得到了有效保障，且測(cè)繪工作的效率得到了大幅度的提高。無(wú)人機(jī)測(cè)繪工作的開(kāi)展，還可以實(shí)現(xiàn)與5G網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)通信技術(shù)的結(jié)合，引領(lǐng)測(cè)繪工作進(jìn)入到一個(gè)新的時(shí)代