測繪工程測量中無人機遙感技術的運用

趙國波 武漢科島地理信息工程有限公司

在測繪工程中，合理運用無人機遙感技術，能夠大幅提升相關人員的測量效率[1]。它不僅可以使工程單位對環境的探測更加清晰，還可以有效避免人工實地探測過程中可能會遇到的各種危險。因此，在測繪工程中，相關的工作人員需要強化對這項技術的應用，從而使工程探測效率得到提高。

一、無人機遙感技術

無人機遙感技術，如字面意思即是無人機、遙感傳感器與多種新興技術的組合。通過將遙感傳感器搭載在無人機上，再將無線通信、遙測遙控、GPS定位等技術與之相結合，可以有效地獲取相關工程所需的影像數據，并將這些影像數據同步傳輸出去[2]。在此基礎上，相關人員能夠通過對數據的處理，完成工程建模分析工作。換句話說，通過將先進儀器與遙感傳感器、GPS、駕駛飛行器等技術相結合，能夠實現智能獲取地理遙感信息的目標，簡化工程測量工作。無人機雖然是一種飛行器，但并不需要載人，只需工作人員在地面用無線電對其進行控制即可，也有部分無人機本身就攜帶有遠程操控設備，可以自行根據預定的軌跡飛行。無人機并不需要駕駛員在飛機上對其進行操控，所以相對載人飛機而言，其構造比較簡單，并且建造成本也比較低廉。在危險地段或其他不適宜人類進行實地測量的地段，無人機能夠發揮巨大的作用。而將其與遙感技術相結合，能夠有效存儲處理信息，增加數據的真實性[3]。從其工作原理上來看：地面的控制站首先需要根據實際情況和測繪目標選取合適的無人機，在其上搭載攝像機和傳感器，預先設定無人機的飛行航線，之后控制無人機的飛行姿態、飛行軌跡，使其自動化測量地面實物。由于這項技術具有機動迅捷、經濟實用的優點，因而在測繪工程中受到了廣泛歡迎。

二、無人機遙感技術的優缺點

（一）操作便捷，安全性高

在測繪工作中運用無人機遙感技術時，工作人員只需要在地面上遠程操控無人機的飛行即可，使無人機飛行到需要測量的區域開展作業。如果要測量發生災害的地區，無人機能夠迅速進入該區域收集信息，并可以配合相關搜救人員的工作展開救援行動。如果要測量人力不能到達的地區，比如測量地震或峽谷等地區，則也可以用無人機到達該區域進行測繪。無人機可以避免人類生命健康受到威脅，對存在危險的地區展開偵測探查，從總體上來看具有很高的安全性。此外，無人機系統內部包含先進的智能化和自動化系統，地面工作人員在對其進行操控時，其可以自行分析工作人員的指令，并在分析完成后切實執行指令。因此，無人機的操作比較方便快捷，運用無人機遙感技術可以大幅提升測量工作效率。

（二）圖像清晰，數據處理迅速

工作人員運用無人機遙感技術時，獲取的圖像通常比較清晰。這是因為在無人機飛行的過程中，它能夠根據固定航道飛行，在拍攝影像時飛行幅度波動較小，有更大的偏角，從而使得獲取的圖像具有較強的立體感。同時，無人機內部存儲空間較大，因而可以在較短的時間里拍攝很多影像。后期對收集的圖像數據進行處理，通常能夠獲得比較高質的圖像。在無人機的飛行過程中，也可以智能調整攝像儀器，拍攝出更加清晰、效果更好的圖像。此外，無人機遙感技術處理數據信息也比傳統方式更加快速迅捷[4]。由于該技術的處理效率以及分辨率都比較高，并且可以選擇準備處理的區域，因而使得數據處理更加精準快速。較大的存儲空間也為多程序和多軟件的同時運行提供了基礎，所以處理數據具有更高的效率。

（三）成本低，范圍廣

無論是構建無人機，還是使用無人機，它需要的成本都比較低廉，這主要是兩方面的原因形成的。一是構建無人機所使用的材料大多為炭纖維復合型材料，它具有高強度、重量輕的特點，能夠抗擊強大的沖擊力。雖然這種材料所需要的價格昂貴，但是由于它能夠被重復利用，使用中被損壞的幾率比較低，因而有效節約了成本。二是無人機無需載人，不需要飛機駕駛員乘坐飛機進行操作，不需要額外聘請專業飛行員，能夠節省資金[5]。再加上無人機的操作比較簡單，只需對人員進行適當培訓便可正確操控無人機，可以節省培訓資金。此外，無人機可以根據實際情況的需要測量各種區域，能夠測量的范圍比較廣泛。如果需要檢測某個工程準備建設的區域，工作人員就可以以單位需求為基礎，適當調整測量范圍，調整無人機飛行高度，擴大測量范圍，使得工程師能夠更準確地從整體上分析區域環境；如果要提高測繪精準度，則可以適當降低無人機飛行高度，這樣能夠使獲得的圖像更加清晰精確。

（四）兼容性強，環境適應性強

由于無人機遙感技術內部系統具有很大的存儲空間，因而為各種技術的兼容提供了條件。在需要運用無人機進行測量的地區，大多數環境惡劣、情況復雜，存在著各種可能會對飛行穩定性產生影響的因素。在這樣的情況下，為了保證無人機飛行中能夠具有較好的穩定性，保證測繪和圖像拍攝的精確度，其系統中通常需要配置各種遙感程序，并保證不同程序之間相互兼容。這樣的程序保證了無人機能夠在不同的工作環境中，合理應對多種影響因素。當測繪工作進行中環境發生變化時，無人機可以及時反饋相關數據信息，便于操作人員采取適當的調整措施。同時，在系統內部包含快速處理信息的程序，可以實時處理收集到的數據信息，使得數據準確性被大幅提升。此外，即便是在惡劣環境里，由于具備低空測量的能力，無人機遙感技術仍然可以被有效運用。低空測量可以有效獲取惡劣環境中的地表信息，工程單位即使不到實地測量，也可以收集到他們所需要的信息數據。

（五）飛行穩定性待改進

無人機雖然具有非常大的優勢，但在實際運用中仍然存在著需要改進的地方。由碳纖維復合型材料構建的無人機，具有很強的抗性且重量輕，低空測量中能夠很輕易地對飛行進行調整[6]。然而當處于高空中展開測量工作時，常常容易受到氣流和風力的影響，產生顛簸現象。無人機飛行的高度越高，它所受到的風力就越大，工作人員越難控制無人機的穩定性。在無人機飛行不穩定的情形下，其難以拍攝清晰度較高的圖像，獲取的信息精確性比較差。所以，有關部門需要進一步研究無人機，使無人機在高空中的飛行也能保持穩定，便于測繪人員獲取精準的圖像數據。

（六）傳感控制器待改進

不同價格和技術構建的無人機系統，會使用差異化的控制器和傳感器，形成的效果也會有所不同。如果無人機搭載的探測設備數量較多，它的重量也會隨之增加，對其進行控制的效果也會受到影響。此外，由于受到科學技術發展水平的限制，目前傳感器系統在獲取數據信息時仍舊存在一些阻礙。在無人機飛行期間，控制器和傳感器會對拍攝收集的圖像產生影響，需要進一步研究改進相關儀器。

三、測繪工程中無人機遙感技術的具體運用

（一）測量環境復雜惡劣地區

在測量地質條件復雜或者環境惡劣的區域時，如果想要精準了解該地區的各項數據信息，就可以運用無人機遙感技術。在這些具有高度復雜性的測繪任務中，通過合理操控無人機，可以方便快捷地獲取所需數據。可以在無人機上搭載GPS儀器，將其與地圖相結合探測該地區各部分詳細情形。在設定無人機飛行路徑時，工作人員應以地圖標記為依據，重點收集情況復雜區域的數據信息。要合理充分地利用系統中包含的各種成像技術，結合實際需求，從不同的距離、角度等展開測量，獲取不同精準度的圖像效果，從而較好地滿足實際測繪需求。測量環境惡劣復雜地區時，常常會遇到人工無法實地測繪的區域，運用無人機遙感技術，就可以幫助測繪人員掌握近地面的情況，并獲取具有較高精準度的圖像信息。無人機的低空飛行技術，可以更精準地收集地區環境情況，使測繪單位的規劃設計更加合理。

（二）測量城市地區

規劃城市之前，應當先運用該技術探測獲取城市整體信息數據。首先，工作人員需要展開像控布設工作。通常情況下，工作人員要布設方形網絡和像控點。由于航測數據是否精確在很大程度上會受到像控點精度及數量的影響，所以工作人員在實際中要以測量范圍和無人機機型設置數目合適的像控點。設置像控點時，要將誤差控制在合理范圍內，保證測繪結果的精確度。其次，工作人員要合理規劃無人機飛行航線和測量區域。工作人員要先明確將要測量的區域范圍，并選擇出重點區域，在此基礎上結合無人機特點展開測量，保證測量結果能夠達到實際需求。由于溫度和風速等會對無人機的飛行造成影響，過大的風速會導致測繪精確度降低，因此要劃分出不同區域，以分類標準為依據調整飛行高度，使測繪結果更加合理準確。最后，工作人員應當注意對圖像數據的處理。無人機所搭載的相機拍攝環境情況時有可能會被光照所影響，造成圖像產生光學畸變，使測量出現誤差。因此在拍攝城市時，要合理設置拍攝空間和角度。在后期處理數據時，適當轉換圖像格式，運用合適的幾何模型校正圖像。

（三）測量空間較大地區

在測繪比例尺比較大的地區時（如農業生產區等），往往需要測量該地區的地形獲取影像等相關數據。無人機遙感技術就可以較好地測量各種環境下的地理數據，獲取整片地區信息，收集重點數據。在測繪工作中，無人機要按照設定的路徑航行，在保持良好穩定性的狀態下獲取較為全面的數據。此外，要能夠根據需求做出適當調整，令無人機的飛行需求得到滿足，獲取高清高質的圖像數據。工作人員也要結合專業軟件與信息系統，結合地圖與導航，控制航拍的整個過程，獲取符合需求的數據信息。

（四）實例分析

在測繪某水利工程時，工作人員借助了無人機遙感技術開展測量工作。根據測繪現場的實際情況，計劃由6架無人機搭載低空攝影系統完成整個工程的測繪工作。在平面控制網的內部，鋪設了四等GPS網，布設24個GPS標識點，聯測4個國家三角點。在布設像控點時，保證航向毗連的2個像控點間有9-11條基線跨度，設置分辨率為16cm。無人機在開展測量工作時，用GPSRTK方式對像控點進行測量，借助科學方法明確三維坐標。在采集數據時，固定解狀態下VRMS與HRMS都處于2cm之內，通過將兩次測量的數值進行加權平均得到最終結果。

四、結束語

在測繪工程中合理運用無人機遙感技術，能夠大幅提高測繪工作的效率。在測繪環境情況復雜的地區時，無人機能夠彌補人力的缺陷，獲得更加精準的測量數據，從而保證測繪工作的準確性和安全性。可以預見，在科技快速發展的背景下，無人機遙感技術將會得到更高寬廣的應用，給測繪工作帶來更多的便利。