無人機(jī)遙感技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

楊 奎

（貴州安禾土地資源開發(fā)有限公司，貴州 貴陽 551400）

在科技水平快速發(fā)展的背景下，測(cè)繪工程也得到了快速進(jìn)步，尤其是無人機(jī)遙感技術(shù)的革新成效是非常矚目的。而無人機(jī)遙感技術(shù)主要是指利用無人駕駛飛行設(shè)備，融合定位技術(shù)、通訊技術(shù)等，從而對(duì)指定空間各類信息完成精準(zhǔn)、全面測(cè)量。可以說，無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用于相關(guān)測(cè)繪工程測(cè)量中，不僅可以極大節(jié)約人力、物力、時(shí)間等資源的投入成本，還能提高測(cè)繪結(jié)果的精確度與有效性。然而，不可忽視的是，該技術(shù)在使用過程中依然存在一定的局限，如容易受外界因素的干擾、測(cè)繪數(shù)據(jù)處理功能須待優(yōu)化等。本文將簡(jiǎn)單分析無人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)的基本定義及其優(yōu)缺點(diǎn)，并分層淺談無人機(jī)遙感技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用方法[1]。

1 無人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)的概念

無人機(jī)遙感技術(shù)是集先進(jìn)的無人駕駛飛行器技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、遙測(cè)遙控技術(shù)、通訊技術(shù)、GPS差分定位技術(shù)和遙感應(yīng)用技術(shù)為一體的新型應(yīng)用技術(shù)。通過將無人機(jī)搭載數(shù)碼相機(jī)、多光譜成像儀、三維激光掃描儀等設(shè)備，可執(zhí)行多目標(biāo)任務(wù)。具有實(shí)時(shí)化、高分辨率、靈活機(jī)動(dòng)、高性價(jià)比等優(yōu)勢(shì)。無人機(jī)遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境保護(hù)、水利、自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估、測(cè)繪等領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用數(shù)據(jù)，并實(shí)施有效解譯，形成河湖岸線監(jiān)測(cè)管理成果。

2 無人機(jī)遙感技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

無人機(jī)測(cè)量系統(tǒng)作為無人機(jī)技術(shù)的重點(diǎn)，主要由其搭載的軟件和硬件系統(tǒng)兩部分組成。其中硬件系統(tǒng)是整個(gè)無人機(jī)技術(shù)的核心支撐體系，主要涵蓋了無人機(jī)的空中飛行系統(tǒng)和其負(fù)載的監(jiān)控系統(tǒng)。整個(gè)硬件系統(tǒng)在測(cè)繪作業(yè)開展的過程中起到了至關(guān)重要的作用，是無人機(jī)在勘測(cè)過程中能夠獲取穩(wěn)定數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。在施行野外勘測(cè)工作時(shí)，工作人員可以通過無人機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)無人機(jī)實(shí)時(shí)反饋結(jié)果及時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)控項(xiàng)目的測(cè)量方案。軟件系統(tǒng)用于支撐無人機(jī)在測(cè)量過程中進(jìn)行航線設(shè)計(jì)，以及在航行過程中各項(xiàng)影因素的分析處理以及無人機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果的儲(chǔ)存工作[2]。

在實(shí)地開展地形測(cè)量的過程中，借助各項(xiàng)現(xiàn)代化技手段輔助測(cè)量，可以得到更加精確的測(cè)量結(jié)果。一方面，可以將無人機(jī)飛控技術(shù)和遙感傳感器相結(jié)合，使得測(cè)量人員在開展野外工作的過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的智能化操作，不僅保障了無人機(jī)在空中的正常運(yùn)行，更有助于工作人員更加觀地獲取測(cè)量信息，提升測(cè)量效率。

3 無人機(jī)遙感在測(cè)繪工程中的優(yōu)勢(shì)

3.1 工程測(cè)量的檢測(cè)率高

運(yùn)用低空無人機(jī)遙感技術(shù)開展工程測(cè)量工作，其主要是利用了無人機(jī)靈活性和輕便性的特性，能夠快速并準(zhǔn)確地獲取測(cè)區(qū)范圍的影像數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，低空無人機(jī)對(duì)降落場(chǎng)地以及降落方式的要求不高，在測(cè)量作業(yè)中占據(jù)非常大的優(yōu)勢(shì)。由于使用無人機(jī)開展的是低空作業(yè)，其獲取的影像信息分辨率普遍較高，使得高分辨率影像、實(shí)景三維模型等數(shù)據(jù)成果在多個(gè)領(lǐng)域都有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用。由于無人機(jī)不需要專業(yè)的起降場(chǎng)地，操作簡(jiǎn)單靈活，作業(yè)成本相對(duì)較低，使得利用低空無人機(jī)進(jìn)行測(cè)繪作業(yè)極大地節(jié)省了人力資源和空間資源，有效節(jié)約了整個(gè)測(cè)量工作的成本。

3.2 無人機(jī)遙感技術(shù)數(shù)據(jù)機(jī)動(dòng)性強(qiáng)

保障了的數(shù)據(jù)現(xiàn)勢(shì)性。如在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后的第一時(shí)間，可針對(duì)災(zāi)害區(qū)域開展應(yīng)急測(cè)繪，使用無人機(jī)遙感技術(shù)快速獲取災(zāi)害區(qū)域的地理信息數(shù)據(jù)，爭(zhēng)分奪秒生產(chǎn)測(cè)繪數(shù)據(jù)，為后續(xù)救援等工作提供第一手資料。

現(xiàn)階段，我國無人機(jī)遙感技術(shù)在發(fā)揮著其多種突出優(yōu)勢(shì)時(shí)，也避免不了存在一些不足之處：①無人機(jī)飛行平穩(wěn)度較低[3]。無人機(jī)自身質(zhì)地非常輕，在上升到一定高度時(shí)機(jī)體就會(huì)受到高空氣流的影響，從而影響無人機(jī)飛行穩(wěn)定性，這直接導(dǎo)致了拍攝出來的影像圖片分辨率也較低。②傳感器控制完善性有待提升。傳統(tǒng)無人機(jī)受到技術(shù)上的限制和要求，因此使用的傳感器控制精確度相對(duì)較低，導(dǎo)致檢測(cè)精準(zhǔn)性降低，難以滿足大比例尺測(cè)繪要求。③無人機(jī)遙感技術(shù)過于依賴通訊系統(tǒng)，其高效監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)則取決于技術(shù)人員操作水平，之后通過傳感器來傳達(dá)信息。因此無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用及控制主要依賴于通訊系統(tǒng)，這也是很多安全事故發(fā)生的主要原因。

3.3 作業(yè)區(qū)域環(huán)境分析

在開展測(cè)繪工作之前，需先對(duì)測(cè)量作業(yè)區(qū)域進(jìn)行實(shí)地踏勘，分析測(cè)量區(qū)域的地貌特征，包括河網(wǎng)分布、山體高度、建筑物高度等，為航高和航線的規(guī)劃做好準(zhǔn)備，并可事先收集測(cè)量地區(qū)的控制點(diǎn)、各種比例尺地形圖等已有測(cè)量資料，并結(jié)合這些測(cè)量資料選擇合適的起降場(chǎng)地、設(shè)計(jì)合理的航飛路線。

3.4 相控點(diǎn)布設(shè)

測(cè)量過程中，無人機(jī)的相控點(diǎn)布設(shè)為地形測(cè)繪的精度提供了有力保障。在分區(qū)航攝范圍內(nèi)，一般會(huì)均勻布設(shè)相點(diǎn)，相控點(diǎn)一般選擇航攝范圍內(nèi)的邊角點(diǎn)以及中心點(diǎn)，可有效提升航攝成果的精度。近年來POS輔助差分技術(shù)的出現(xiàn)，使得僅需少量的相控點(diǎn)即可滿足測(cè)圖的精度要求，極大減輕了相控點(diǎn)的布設(shè)工作，提升了低空無人機(jī)航攝的作業(yè)效率。

3.5 低空作業(yè)中無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用

無人機(jī)遙感技術(shù)由于受到無人機(jī)機(jī)身影響，在一些較高海拔山區(qū)、平原地區(qū)的惡劣天氣下起降有著一定困難。因此，為了更好地發(fā)揮出無人機(jī)遙感技術(shù)測(cè)繪能力，可以采取低空航拍方法，從而快速、高效的獲取到相關(guān)數(shù)據(jù)資料。目前，我國無人飛艇低空航測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)研發(fā)成功，并得到了廣泛應(yīng)用[4]。這種無人機(jī)遙感技術(shù)采用了創(chuàng)新和優(yōu)化自穩(wěn)定、自檢校功能的低空數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)，并利用特殊設(shè)計(jì)下的檢校軟件和相片重疊關(guān)系，從而極大降低了輕薄機(jī)身變形導(dǎo)致的測(cè)量誤差。與傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)相比，這種無人飛艇低空測(cè)量技術(shù)采用了專業(yè)的自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理軟件，在不斷提高測(cè)量自動(dòng)化水平基礎(chǔ)上，同時(shí)改善了影像數(shù)據(jù)處理分辨度和清晰度。

需要注意的是，確保工程測(cè)繪質(zhì)量，全面做好工程變形監(jiān)測(cè)工作，必須重視細(xì)化監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目，細(xì)化監(jiān)測(cè)指標(biāo)。此外，無人機(jī)遙感測(cè)繪系統(tǒng)所配置的GPS技術(shù)能夠與測(cè)繪工程實(shí)體進(jìn)行有機(jī)連接，對(duì)施工環(huán)境實(shí)施全方位測(cè)量，如果建筑工程出現(xiàn)了變更，就可以運(yùn)用GPS技術(shù)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)以幫助工程管理人員調(diào)整施工方案。另一方面，要借助GPS技術(shù)根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)環(huán)境、溫度與濕度制定最佳施工方案，如果施工環(huán)境發(fā)生變化，特別是出現(xiàn)溫度與適度變化，就必須立刻采取應(yīng)對(duì)策略。測(cè)繪工程管理人員應(yīng)借助GPS技術(shù)搜集氣象信息，判斷外在天氣因素對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)層的影響，并根據(jù)所接收的信息內(nèi)容調(diào)整施工方案。如果外在施工環(huán)境溫度偏低，就要提醒施工技術(shù)人員控制好混凝土的入模溫度，選用隔離保溫材料制作而成的模具[5]。

4 無人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪工程中的具體應(yīng)用

4.1 獲取測(cè)繪影像資料

在測(cè)量工作的開展過程中，相關(guān)部門需要根據(jù)測(cè)繪實(shí)際情況，將無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用其中，為了實(shí)現(xiàn)無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用預(yù)期效果，提高工程測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，技術(shù)人員需要在測(cè)量區(qū)域地形、地貌的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際情況合理地設(shè)計(jì)飛行平臺(tái)、線路等，在設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行飛行試驗(yàn)工作，確保設(shè)備平臺(tái)選擇和利用過程的合理性和科學(xué)性，以便獲取、搜集和利用各項(xiàng)測(cè)繪影像資料。在實(shí)際測(cè)量過程中，為了及時(shí)、有效地獲取更多影像資料，技術(shù)人員需要將無人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，從根本上減少影像資料配置問題，并根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)用三角測(cè)量技術(shù)，避免出現(xiàn)拍攝漏洞。除此之外，在測(cè)量工作開展過程中，技術(shù)人員需要利用無人機(jī)遙感技術(shù)，調(diào)整飛行姿態(tài)，利用拍攝補(bǔ)償方式最大限度地確保拍攝畫面滿足影像處理標(biāo)準(zhǔn)，提高測(cè)量工程測(cè)繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和真實(shí)性[6]。

4.2 處理測(cè)量數(shù)據(jù)

運(yùn)用低空無人機(jī)遙感進(jìn)行地形測(cè)繪，最核心的部分為測(cè)量精度的控制，以便保證測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確。為了實(shí)現(xiàn)這一測(cè)量要求，無人機(jī)的飛控技術(shù)已經(jīng)從人工控制逐漸過渡為智能自動(dòng)化控制。在當(dāng)前的實(shí)際測(cè)量中，較多的是運(yùn)用半自動(dòng)化的控制系統(tǒng)開展無人機(jī)航線控制，以此來有效地進(jìn)行無人機(jī)的測(cè)量航線控制。這樣不僅可以在測(cè)量中減少人工成本，還可以在測(cè)量中避免出現(xiàn)人工操控失誤的情況，當(dāng)無人機(jī)偏離航線的時(shí)候，智能化系統(tǒng)可以自動(dòng)給予警告提示，并將無人機(jī)航線進(jìn)行自動(dòng)糾正。不僅如此，智能化系統(tǒng)還可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將無人機(jī)攝影結(jié)果進(jìn)行智能建模，并配合各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)與結(jié)果的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換。

5 測(cè)繪工程中無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

無人機(jī)技術(shù)在測(cè)繪行業(yè)的發(fā)展中最初被應(yīng)用到了引起救援工作中，比如玉樹地震，汶川地震以及舟山泥石流等自然災(zāi)害中，無人機(jī)可以準(zhǔn)確及時(shí)的掌握災(zāi)區(qū)種的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而有效增強(qiáng)后期災(zāi)后重建工作部署工作的可行性，同時(shí)在應(yīng)對(duì)突發(fā)性的應(yīng)急救援事件的過程中，傳統(tǒng)技術(shù)的運(yùn)用只能借助常規(guī)化的方式來制作地形圖，不能達(dá)到預(yù)期的效果，因此，不僅花費(fèi)的時(shí)間比較長，而且也難以做到實(shí)時(shí)監(jiān)控。比如，汶川地震在山區(qū)，這一區(qū)域的環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，通過使用載人遙感系統(tǒng)以及遙感技術(shù)也很難及時(shí)掌握再去地面的實(shí)際情況，因此需要運(yùn)用航空遙感系統(tǒng)以及無人機(jī)來得到準(zhǔn)確的信息，這樣一來才能夠?yàn)闉?zāi)后動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作的有序落實(shí)以及災(zāi)區(qū)災(zāi)情的調(diào)查工作奠定良好的基礎(chǔ)，合理運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)，還能夠?qū)Φ卣鹬械姆课莸顾闆r以及道路情況的了解提供便利，由此可見，該項(xiàng)技術(shù)在災(zāi)區(qū)重建工作中具有非常重要的意義。

此外，將無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際測(cè)繪測(cè)量工作中，不僅能夠提升救援工作的效率，幫助技術(shù)人員了解在校情況，掌握災(zāi)情的狀況以及變化規(guī)律，同時(shí)，將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到洪澇災(zāi)害等應(yīng)急救援工作中，能夠?qū)?zāi)害帶來的各項(xiàng)損失更好地予以評(píng)估，并且還能夠幫助技術(shù)工作者準(zhǔn)確掌握水深以及水位等具體情況，立足于相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)不同地區(qū)的地形災(zāi)害進(jìn)行分析。將無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用到新時(shí)期的測(cè)繪工作中，能夠借助其精度較高以及更加高效的優(yōu)勢(shì)，對(duì)各項(xiàng)測(cè)繪數(shù)據(jù)以及測(cè)繪信息進(jìn)行處理。與此同時(shí)，無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代化社會(huì)中，能夠?yàn)楹芏囝I(lǐng)域的工作提供更加準(zhǔn)確的信息支持，以此來有效提升工作效率。

6 結(jié)語

綜上所述，全面優(yōu)化無人機(jī)遙感技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用方案，綜上所述，無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用于工程測(cè)繪測(cè)量作業(yè)中，不僅是工程建設(shè)的順利開展的有效保障，也是現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)發(fā)展進(jìn)步的重要表現(xiàn)，能充分滿足現(xiàn)代測(cè)繪高效、實(shí)時(shí)的要求。在無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用于各方面背景下，應(yīng)促使使得更多的工程單位了解并掌握這項(xiàng)優(yōu)秀技術(shù)，從而推動(dòng)無人機(jī)遙感技術(shù)朝著更成熟方向發(fā)展。