無人機在測繪工程中應用技術的分析

◎王亞平

一、無人機航測系統的結構與功能

1.地面控制系統。地面控制系統包括數據接收子系統（包括數據處理終端與接收終端）、無人機地面控制系統（遙控設備，負責對飛機的拍攝、飛行以及起降等予以控制）、航機規劃子系統（關鍵部分為飛行控制軟件）。地面站的軟件系統用于實現飛機與地面之間的雙向數據通訊，主要作用包括對飛行數據予以回放、控制任務載荷、對航點予以可視化編輯、對飛行狀態予以控制與監視、對傳感器參數予以設置與標定、對飛行控制參數予以設置等。

2.數據后處理系統。其功能較多，具體包括以GPS或POS等飛行數據為依據，對航帶間與航帶內模型的拓撲關系網予以構建，為全自動定向處理提供條件；以航向為依據，對影像糾偏角予以自行確定；自動實現內定向，對影像框標予以自動識別；自動完成定向點的提取，為平差網的建立以相對定向提供條件；對模型內定向點的數量與分布合理性予以分析；立體影像匹配，進而生成DEM，將TIN、DEM插入離散點，定向點批量生成DEM，對EDM進行過濾或批量修改，DEM差分、合并或切割DEM，經TIN生成等高線；經DEM完成正射影像的批量生成，經TIM與DEM完成單幅正射影像的生成等。

二、無人機在測繪工程中的應用技術分析

1.無人機航拍技術在測繪工程中的應用。在測繪工程中，無人機航拍技術的應用主要包括四個方面，即航線規劃與測量范圍確定、測量區域控制網建立、測量數據的處理、無人機測量精度的控制。其中，航線規劃與測量范圍的確定，主要是通過嚴格控制無人機的拍攝時間來保證拍攝的有效性，因為一般無人機的飛行極限時間為1小時，有效拍攝時間為50 min左右。因此需要合理規劃拍攝航線以及待測工程的全境測繪區域，只有這樣才能保證無人機測量任務的全面完整執行。測量區域控制網建立，主要是對工程測繪任務的進一步細化，主要實施步驟為：一是根據待測區域面積的大小，進行相應等級、規模控制網絡的建立；二是在該控制網區域內設置GPS坐標點，以便三維坐標系的處理和相關數據的處理。在處理測量數據的過程中首先就需要在無人機外業飛行任務完成之后科學、謹慎地開展相關影像的選擇工作，從中挑選出影像之后的處理工作則需要借助GPS導航數據與快速排片軟件來完成；其次是用事先得出的檢校參數預處理無人機取得的原始影像數據，以實現相機透鏡畸變缺陷影響的消除；再次測區影像空間坐標與姿態信息則需要借助平差操作來獲取；最后將以上操作中所獲取的相關數據輸入攝影測量專用軟件中得出立體測圖和所測地區的大比例尺地形圖。

無人機測量精度的控制，主要是通過選擇適宜的天氣、采用適宜的平臺和軟件來保證無人機測量的精度。無人機航拍任務的實施盡量選擇在晴朗天氣、可見度高的環境下進行，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致影像曝光，降低了成圖精度的損傷。另外，無人機在執行航空測量任務時，也會受到風力、氣流等因素的影響，為了保證航拍影像的清晰性，應采用二維姿態穩定平臺，該平臺在小范圍短時間內，不會受到太大風力變化的影響。由于受到無人機本身體型以所攜帶攝影設備的限制，在獲取航空影像畫面時通常畫面的比例相對較小，在平差解算時如果采用原有的空三軟件，多測區處理時會出現各種錯誤，因此應選擇適宜的平差軟件，目前使用較多的為PATB平差軟件。

2.無人機測繪遙感系統的技術應用。無人機遙感技術在測繪工程中應用具有很大的優勢，但是任何科學技術都會存在一定的局限性，同樣無人機遙感技術在實際的工作中也存在一些問題。因此，需要采取一些有效的完善措施。第一，提高搭載在無人機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，并且提高無人機的飛行姿態，這樣可以提高無人機的工作效率。第二，要提高無人機的抗風性能，目前在大風天氣使用無人機的過程中，其準確度會受到影響，甚至還會面臨被吹落的風險。第三，需要對無人機的起降性能進行完善，盡量降低無人機的起降條件。

相關數據顯示，無人測繪遙感技術常常應用在農村基建工程。究其原因是其造價成本低且具有機動性、適應性等高性能，適合于資金消耗較少的工程測繪中。就征地測量來說，其目的是將集體所有土地轉換成國有土地，但在工作實際進行過程中，對于一些坡度較大的土地征收如何測量，存在著一定的爭議。相關管理部門的規定是以平面面積為基準面積，而村民認為準確面積應根據土地斜面來計算。針對上述情況，相關技術人員對土地測量進行無人機航測，充分利用正射影相圖勾繪技術，保證面積測量的準確性，使相關管理部門與村民達到共識，降低了影響。

3.無人機低空航測系統的技術應用。低空無人機遙感技術在礦區礦山測繪方面具有較高的技術應用水平與優越性，它能夠將某些特殊或危險地形的幾何測繪數據整合起來并加以測量，再配合地方環境監測數據采集礦山測繪內容進行深度分析。相比于傳統人工測繪作業，低空無人機遙感技術在測繪作業方面占有絕對優勢。首先，低空無人機具備機動靈活、高分辨率與高效率三大技術優勢特征，這三大技術優勢確保了其作業中所采集數據的高敏感度與高處理效率。以礦區中所存在的某些應急測繪項目為例，低空無人機遙感測繪技術就發揮了巨大的技術應用優勢，因為它能夠在相對起降困難的場地環境中取代直升機實施低空范圍的遙感測繪，例如在低洼湖泊、低谷、低海拔海洋、高山山麓等區域通過遙感測繪采集大量高清影像資料，其最高分辨率可可達到0.1m左右。其次，在數據處理速度方面它也遠遠優于目前比較流行的GPS和GIS技術，能夠達到單機攝影覆蓋面積200㎡以上，這就比常規人工測繪技術提高了大約40倍。再次，低空無人機遙感測繪技術還提供圖像測繪編輯與加密處理等豐富功能內容，這些輔助技術都有效控制了礦區工程測繪作業成本。

結束語：隨著無人機技術的快速發展，無人機技術已經深入的滲透到各個行業當中，其中無人機與測繪工作的結合，就充分的發掘出了測繪工程的工作潛能。在無人機測繪工作的開展下，測繪工作人員的工作安全得到了有效保障，且測繪工作的效率得到了大幅度的提高。無人機測繪工作的開展，還可以實現與5G網絡和移動通信技術的結合，引領測繪工作進入到一個新的時代