工程測繪中無人機遙感測繪技術應用與發(fā)展

陳煌

蓮花縣地產測繪設計院 江西萍鄉(xiāng) 337100

無人機遙感技術是一種結合無人機駕駛飛行器技術、遙感傳感器技術、通訊技術及GPS 差分定位技術，可以實現智能化、自動化、獲取自然環(huán)境和工程地質地形等空間遙感信息的現代化應用技術。隨著近年來無人機遙感技術的進一步發(fā)展，其得到了工程測繪單位廣泛的應用，無論是影像獲取還是數據處理均明顯優(yōu)先傳統(tǒng)的測繪技術，在各個區(qū)域中均有良好的發(fā)展前景。蓮花縣位于江西省西部，素有 “七分半山一分半田，一分水面和莊園” 之說，森林覆蓋率達67%。常有些測區(qū)位于深山老林中，甚至無路可達，此類情況使用無人機遙感技術則更顯其重要性和便利性，如我縣開展的三調項目舉證工作量非常大且山區(qū)多、路途遠，無法到達實地舉證的圖斑數量多且分散，最終對無法到達的舉證圖斑采用無人機遙感技術進行舉證，保證了項目的順利完成。因此，為推動無人機遙感測繪技術在工程測繪中的進一步應用與發(fā)展，對其應用優(yōu)勢和應用要點作系統(tǒng)分析探討十分必要。

1 無人機遙感測繪技術在工程測繪中的應用優(yōu)勢

無人機遙感測繪技術在工程測繪中具有十分顯著的優(yōu)勢，可以大大提升測繪效率與質量，可以得到廣泛的推廣應用?？偟膩碚f，無人機遙感測繪技術在工程測繪中的應用優(yōu)勢集中體現在以下幾方面：

1.1 監(jiān)測范圍廣泛

通過無人駕駛飛行技術可以實現任何高度空間上的拍攝工作，甚至對于一些惡劣的環(huán)境也可以實現飛行，獲取到高精度的影像信息。更為重要的一點是，通過將無人機遙感技術應用到沙漠、草原、沼澤等場域中可以最大限度減少人力物力的投入，提升工程測量的經濟性[1]。

1.2 有很高的監(jiān)測效率

借助無人機遙感技術可以快速獲取到所要監(jiān)測區(qū)域的影像數據，并快速完成數據的傳輸、整理與分析工作，尤其是在數據傳輸、影像清晰度及數據準確性方面優(yōu)勢更為顯著。近年來無人機遙感技術越來越多的應用于地震災害及洪水災害等突發(fā)事件的急救應援工作中，可以取得良好的成效。

1.3 操作日益簡單化

隨著無人機技術的不斷成熟，目前由大疆無人機公司所推出的無人機型號均已經可以實現線路規(guī)劃、任務分析及自動返航等功能，擁有更強的自主決策能力，這有助于實現無人機的便利化操作。

1.4 良好的系統(tǒng)兼容性

無人機遙感技術整合了較多的先進技術，優(yōu)勢互補，最大限度實現了整體優(yōu)勢。從硬件設備來說，遙感操作系統(tǒng)可以搭載到任何機型的無人機上，并與終端設備相連接，可以實現數據的共享。從軟件搭載來說，遙感系統(tǒng)與其他軟件的結合可以發(fā)揮更大的優(yōu)勢，比如可以將采集到的影像數據輸入至ARCGIS 中進行分析，ARCGIS 所需要的數據也可以通過遙感系統(tǒng)獲取。

1.5 對飛行開展全過程和動態(tài)監(jiān)控

無論是航線規(guī)劃還是無人機升空后的飛行狀態(tài)均可以實現動態(tài)監(jiān)控，操作人員只需要借助電腦終端設備即可對無人機飛行狀態(tài)進行監(jiān)控。一旦飛行過程中存在突發(fā)事件立即觸動緊急返航功能，若電動返航功能失效則可以立即借助遙控器完成手動返航，確保整個航測工作的安全性。

2 工程測繪中無人機遙感測繪技術的應用

2.1 準確獲取測繪影像數據

傳統(tǒng)的工程測繪需要測繪人員借助RTK 實地打點，一些較為惡劣的環(huán)境往往無法實現實地打點的目的，對整個工程測量數據的準確性和完整性有較大的影響，無法滿足日益發(fā)展的工程測繪需求。無人機遙感技術的出現很大程度上解決了這一問題，實際開展工作時，為了更好確保影像數據的真實性，測繪人員可以先通過91 地圖或奧維互動地圖得到測量區(qū)域，而后在測量區(qū)域的四周做像控點，用RTK 打點得到坐標信息，后續(xù)可以與影像中同一點的坐標信息進行比對，確保影像精度。通常情況下會選擇在內業(yè)階段預先規(guī)劃好飛行航線，待實際升空飛行時需要先選擇飛行場地，確保場地開闊，確保無人機升空與降落均安全，尤其是需要事先對該區(qū)域是否有禁飛限制進行檢查，目前大疆公司所配備的軟件均可以自行查看。待整個架次完成后測量人員可以下載影像數據和POS 數據，繼而由內業(yè)完成像控點的 “刺點” 和 “跑圖” 工作。

2.2 惡劣復雜環(huán)境中的應用

往往多數的工程測繪項目所處的地質地形環(huán)境較為惡劣，單純依靠人力進行測繪有較大的難度，且部分區(qū)域人員無法進入，測繪質量無法得到有效的保障。而通過應用無人機測繪技術可以最大限度克服這些復雜因素，有助于提升測繪效率與質量[2]。目前來看，無人機遙感技術已經廣泛應用到地形圖測量、礦山治理測量及地質災害測量等工程測量中，能夠為后續(xù)工作提供數據支持。

2.3 低空作業(yè)中的應用

在一些起降條件較差，云層較低的山區(qū)，無人機遙感技術會受到一定的應用限制，對工程測繪工作高效開展有較大的影響。近年來隨著無人機技術的發(fā)展，低空無人機航攝系統(tǒng)開始代替常規(guī)航空攝影，在環(huán)境變化監(jiān)測、資源開發(fā)及農林監(jiān)測中均得到了廣泛的應用。在實踐應用中發(fā)現，通過應用低空無人機遙感技術可以靈活且安全的獲取到高精度的影像數據，應用優(yōu)勢十分顯著。除此之外，近年來無人機遙感技術在檢測應急事件中也得到了較好的發(fā)展，所研發(fā)的 “無人飛艇低空航測系統(tǒng)” 可以投入到一些特定的工作范圍中，其優(yōu)勢在于擁有更加完善的自檢校與自穩(wěn)定功能的組合低寬角低空數碼相機系統(tǒng)，所采用的檢校軟件和相片重疊關系可以最大限度降低誤差范圍[3]。另外，值得一提的是，無人飛艇低空航測系統(tǒng)對自動化操作的要求更高，所配備的數據處理軟件可以大大提升自動化水平，保證影像數據的分辨度和清晰度。鑒于低空無人遙感系統(tǒng)具有較多的優(yōu)勢，因而后續(xù)相關的國家部門和測繪單位要加大這方面技術的研發(fā)力度，掌握更多低空無人機航攝系統(tǒng)的相關知識，以此推動無人遙感系統(tǒng)的進一步發(fā)展。

2.4 影像數據處理中的應用

長期的實踐應用發(fā)現，與傳統(tǒng)的影像數據采集方式相比，無人機在開展影像數據分析處理時會出現數碼影像排列的不規(guī)則特點。分析原因可能是無人機升空作業(yè)過程中會因為角度問題導致旋偏角和俯仰角增大，繼而導致攝影像堆疊度對比增大，造成影像數據變形。近年來無人機技術的發(fā)展一定程度上對這類問題作出了解答，實際測量時測量人員可以將變焦鏡頭應用到無人機數碼相機設備上，測量時先對數碼相機變焦鏡頭進行標定作業(yè)，而后根據標定結果開展分析，確定不同焦段上數碼相機的參數與畸變參數和焦距存在的關系，最終獲得數碼相機變焦鏡頭庫加速準確標定與畸變改正之間的要點策略，提升無人機影像數據獲取的真實性，最大限度發(fā)揮無人機遙感技術在工程測繪中的優(yōu)勢。

3 工程測繪中無人機遙感測繪技術的發(fā)展前景

就目前無人機遙感測繪技術在工程測繪中的應用來看，其已經取得了十分廣泛的應用，大到工程測量，小到生活中的攝影均有無人機的參與，在各行業(yè)的應用日益增多。加上信息化的發(fā)展，無人機遙感測繪技術的應用與發(fā)展均進入到了一個全新的時期，尤其是測量測繪工程中更是得到了廣泛的應用，比如大中小比例尺地形圖測量、地質災害測量等航空攝影測量領域。隨著近年來城市化進程的加快和環(huán)境保護意識的強化，未來無人機遙感測繪技術在這兩方面的應用會更加廣泛。比如在智慧城市建設方面，隨著數字城市概念的提出，無人機遙感測繪技術正在滲透至城市建設的方方面面，一方面城市規(guī)劃人員可以通過無人機遙感測繪技術獲取到DOM、DEM、DSM 影像數據成果，在基礎上開展更加合理的規(guī)劃工作。實踐應用發(fā)現，目前所使用的 “航天遠景” 與立體眼鏡可以對電線桿等細小物體的高度進行精準測定，這無疑為城市地質地形規(guī)劃提供了準確的參考數據，對未來實現城市日常管理有較大的挖掘價值。生態(tài)環(huán)境是人類賴以生存的基礎，隨著近年來我國在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與治理方面投入力度的加大，相關的地理信息和環(huán)境監(jiān)測事業(yè)得到了較大的發(fā)展，無人機遙感測繪技術的應用越來越廣泛，在獲取國土資源、地震災害及自然環(huán)境等遙感信息中發(fā)揮著重要的作用。更為重要的一點是，其可以高效完成遙感數據處理、影像建模及應用分析，這對于提升環(huán)境監(jiān)測與治理的效率和質量有重要意義。

4 結語

無人機遙感測繪技術具有運作靈活、數據處理速度快及工作效率等優(yōu)勢，已經成為工程測繪數據獲取與處理的主要技術。在今后工程測繪工作中可以進一步加大無人機遙感測繪技術的應用力度，最大限度發(fā)揮無人機遙感測繪技術的優(yōu)勢，提升工程測繪結果的真實性和有效性，推動工程測繪事業(yè)更好發(fā)展。