研究無人機技術在測繪工程中的應用

聶建偉

（北京市建筑工程研究院有限責任公司，北京100039）

1 引言

現階段，我國科學技術水平得到了很大的提升，無人機技術屬于新興測量技術，現已在現代測繪領域得到了廣泛應用。在無人機技術的應用過程中，可以利用搭載的各項遙感設備獲取更多的影像資料，采集各項數據信息，完成各種環境下的測量測繪任務，有效地改善了傳統測繪技術中存在的不足。除此之外，在建筑行業的快速發展中，無人機技術也將得到進一步的推廣和應用，為各個領域的發展提供技術支持。

2 無人機技術的應用優勢

2.1 監測的尺度大

在測繪工程中，檢測范圍的縮小有助于提升監測的整體效果，無人機技術可以在小范圍內完成精準性高的監測工作。在科學技術水平快速提升的大背景下，無人機技術監測尺度不斷擴大，使得工程測繪的范圍得到了優化[1]。另外，無人機技術可以進行三維立體監測，獲取更加直觀的測繪結果。

2.2 安全性和可靠性

在新時期的快速發展中，科學技術得到了快速發展，無人機技術應運而生。利用遙感系統的無人機已融入很多領域測繪中，利用遙感系統能夠針對無人機進行有效控制，計算機技術、圖像攝影技術、無人機技術的融合，充分利用無人機進行測量，無須飛行駕駛員、地質科研人員在飛機中進行測量，為測量工作的安全性、可靠性提供了保障。

2.3 高分辨率、多角度的影像

通常情況下，無人機搭載的數碼成像設備普遍是新型、高精度的設備，可以從不同角度完成攝影成像工作，如垂直角度、傾斜角度、水平角度。無人機技術可以在航拍地點，從不同尺度、角度進行拍攝，改善了建筑物遮擋問題，可以獲取高精度的測量數據，但傳統的測量技術很難實現這一要求。

2.4 數據處理成本低

與傳統的航拍飛機相比，無人機控制系統相對簡單，但無人機所需成本卻約低于普通航拍飛機的5倍。通常情況下，無人機駕駛員只需要利用遙感系統在地面就能完成操作，無人機駕駛員上崗執照操作相對便利。通常情況下，無人機普遍選擇輕質量的碳纖維復合材料，為后期維修、保養工作提供了很大便利。無人機技術屬于新興技術，搭載的影像處理設備相對較好，對硬件配置要求普遍較低，這就使得數據處理費用比普通航拍飛機有所減少。

3 無人機技術的發展現狀

無人機技術主要是利用各種無線設備針對飛行器進行控制，獲取更多的信息資料。無人機技術的主要內容是無人機飛行器平臺設備、高分辨率的數碼傳感器設備、GPS定位系統、數據處理分析系統[2]。無人機技術將計算機技術、GPS技術、信息通信技術、數據分析處理技術進行了融合，改變了傳統地面測繪信息采集中遇到的問題，現已在很多領域得到了推廣和應用。

4 無人機技術在測繪工程中的應用

4.1 測繪工程實例

某公路勘察項目位于西北地區，測區范圍約35km2，航攝利用GPS輔助空中三角級數的航空攝影，并使用無人機搭載高分辨率的數碼相機進行拍攝，獲取真彩數碼航片，測繪成果主要是1∶2000正射影像圖（DOM）、1∶2000數字線畫圖（DLG）、高精度的點云數據（DEM）。為了確保航攝范圍滿足技術要求，需要根據無人機航程，將測區分成15個架次飛行，各個架次可以覆蓋3km2，整體飛行面積已超出攝區面積。

4.2 應用實踐

4.2.1 無人機航攝準備

在現代化社會的發展中，無人機普遍是小型設備，其承載能力具有一定的局限性。為了提高無人機飛行過程中的拍攝效果，無人機需要搭載小型、輕便的設備儀器，尤其在無人機中搭載拍攝設備的過程中，常用的設備有激光掃描儀、CCD數碼相機以及輕型光學相機。除此之外，無人機中還需要搭載相應的計算機設備，有效地處理、保存各項拍攝數據。

4.2.2 無人機外業采集流程

首先，在無人機技術測繪準備階段，必須明確下列技術要求：（1）成圖比例是1∶2000；（2）航向重疊是70%～90%，旁向重疊為70%～90%，攝區邊界南北覆蓋必須在像幅的30%以上，航線收尾位置需要根據超出攝區所在圖幅邊界外設置1條基線，架次間重疊保證在5條基線以上；（3）為了滿足公路勘察項目設計、勘測要求，需要提高高程精度，使用大比例尺外業作業模式，其比例高于1∶1000；（4）相片地面分辨率是0.075m，最大要控制在0.12m。

其次，技術人員需要明確航高，在使用數碼微單相機拍攝的過程中，相機焦距是15mm，影像地面分辨率是0.064m，數字航空攝影地面分辨率直接關系著飛行高度，通過計算得到地面分辨率是0.075m，無人機需要飛行到250m的相對航高進行拍攝，確保航攝精度滿足要求。

最后，在無人機外業測繪過程中，技術人員需要明確技術要求、航高，根據重疊率使用專業軟件設計飛行航線，航線設計內容主要是飛行路線、定點拍照位置，技術人員還需要將設計航線輸入無人機自動駕駛系統中，利用GPS進行導航，根據設計航線飛行，并在固定位置拍照。現階段，數碼相機在不斷普及，現代航測軟件算法有所更新，與傳統的航測系統相比，無人機照相系統不需要云臺進行輔助，在后期處理過程中可以糾正相片。并且，在地面位置布設相應的像控點，每張航片必須有3個以上的像控點，最終獲取的數據主要是航片、對應航片位置信息、像控點的三維坐標。

4.2.3 數據處理

在該公路勘察項目測繪中，技術人員需要利用無人機獲取更多的數據資料，嚴格按照相關步驟要求進行，數據處理流程如圖1所示[3]。

圖1數據處理流程

5 結語

為了保證測繪行業的可持續發展，技術人員需要引進無人機技術，不僅要明確無人機技術的優勢，還需要強化自身的無人機操作技術水平，掌握無人機技術的測繪原理、注意事項，實現無人機技術在測繪中的充分應用，這樣才能夠獲取準確的測繪結果，確保后續工作的有序進行，為測繪行業的持續、穩定發展提供保障。