無人機遙感技術在工程測量中的應用

鮑彥奇

（天水三和數碼測繪院有限公司，甘肅 天水 741000）

無人機遙感技術是指利用前沿的無人駕駛飛行器為載體、集遙感技術、遙測遙控技術、GPS差分定位技術和遙感應用技術，具有自動化和智能化等特征，可以快速獲取國土、資源、環境等遙感信息，后續內業完成遙感數據處理、建模以及不同場景應用分析[1]。無人機遙感技術是科技水平不斷發展的大情形下應運而生的，在測繪行業的工程測量中發揮了非常重要的作用。目前，低空無人駕駛航空器遙感為工程勘察提供了更多的可能性，它可以實現較低的飛行高度，拍攝的圖像像素高，成像性能好，可以快速獲取勘察區域的地理特征等信息。此外，無人駕駛航空器再遙感還能給環境帶來很大的幫助，可以監測并檢測該區域內的環境。隨著各行業科學技術水平的迅猛發展，無人機遙感技術也得到了飛躍的提升，測量運動發生了革命性的變化，與傳統的衛星或飛行員控制的機載系統相比，無人機可以以相對較低的成本提供精細的空間和時間分辨率測量[1]。

1 無人機遙感技術的優勢與局限

1.1 無人機遙感技術的優勢

1.1.1 成像效果好，檢測效率高

無人機遙感技術生產的影像分辨率較高，在較為復雜的環境中仍能獲得高質量的圖像，生產的成果兼容性較強，可以與其他軟件結合使用，從而提高處理效率和速度。此外，該技術的監測效率高。如果在緊急情況下采用監測效率較低的技術手段，往往會出現延誤，但無人機遙感技術的應用可以有效地彌補這一缺陷和不足，以便于快速解決問題。

1.1.2 易于相互協作，監測范圍大

無人機遙感測繪技術可以對小型物體進行實時監測，在對設備運行過程中，無人機飛手可通過調整無人機航飛器的飛行高度以達到更大范圍對地監測與測繪。但是，隨著無人機等載體飛行高度的增加，測繪的范圍雖然會逐漸增大，但是其精度亦會逐漸降低。此時，通過多臺無人機協作的方法可以提高監測區域的數據收集效率，使監測規模得到擴大，對工程測量測區范圍具

有一定的可調節性，后期還可以將數據加工成三維空間數據來反映測區的實際情況，從而有效提高測繪的直觀性。

1.1.3 操作相對簡單，節省人力和時間成本

在傳統的工程測量中，在工程進行的各個階段都需要工程測量技術的參與，但在工程測量外業施測得時候，首先需要大量的人力資源和海量的時間，再者，因測量技術相對復雜，一些技術人員在操作的過程中經常會出現一些錯誤，導致測量數據并不準確。無人機遙感技術主要通過控制無人機等飛行器實施外業測量工作，不需要駕駛員，操作相對簡單，最重要的是可以在保證外業測繪人員的生命安全的同時降低測繪工作中的人力和時間成本[2-5]。

1.2 無人機遙感技術的局限

1.2.1 無人機遙感技術及其平臺的性能有待提高

我國土地類型多樣，地形復雜。在特殊的地區采集數據時，會因無人機離開操作者視野或觸及較高的障礙物而導致無人機消失或墜落。此外，無人機作為設備載體飛行的時候缺乏足夠的穩定性，其最大的優勢是機體較輕，但正因如此，無人機飛至一定高空時容易受空中橫向風力的影響，難以保證圖像的清晰度，甚至會對機體本身產生損傷。因此，提高無人機的避障能力和穩定性是其進一步應用的關鍵。

1.2.2 無人機遙感技術數據處理軟件有待優化

目前，無人機數據處理軟件雖然操作簡單，具有自動化、集成化的數據處理形式，但主要集中在光學圖像的拼接上。對于飛行姿態不穩定造成的數據失真、海量數據的拼接需要較長的時間，且計算機配置要求較高，如何消除光照造成的陰影等問題還需要進一步優化，多源無人機數據登記和融合的軟件也較少，仍需進一步開發。

1.2.3 無人機遙感技術行業的相關飛行法規有待進一步完善

無人機遙感技術不僅在軍事領域發展迅速，而且在林業、農業等非軍事領域也發展迅速，滯后的無人機飛行行業規范限制了無人機遙感技術的發展。因此，無人機飛行行業的規范有待進一步完善與提升，以滿足無人機遙感技術在測繪行業的應用和迅猛發展。

2 無人機遙感技術在工程測量中的應用

綜合上面情況，在無人機遙感技術具備的本身優勢和客觀因素導致的局限性情況下，基于揚長避短的原則，下面就無人機遙感技術在工程測量中的具體應用進行探討。

2.1 信息采集

隨著現代工程測量學的進步與不斷發展，對測量數據的精度要求越來越高。無人機遙感技術可以很好地滿足現代工程測量測繪的需要，在各種復雜環境下完成工程測量的任務，廣泛應用于信息收集和信息處理等領域。在使用傳統的收集方法時，往往會出現信息混亂、綜合效果差等問題。通過無人機遙感技術在工程測量測繪中的使用，可以很好地避免類似問題。使用無人機遙感技術集成設備進行地面信息采集的時候，面對不同的作業區域特征，無人機操控人員可以通過設置適合環境的飛行模式，來采集測區的地面地理信息數據。

2.2 獲取測繪圖像數據

傳統的工程測量測繪方法容易受地形等地理環境因素的影響，圖像數據的收集經常受到各種限制。在采用無人機遙感測繪技術進行地理信息數據采集時，可通過各式各樣的飛行器預先對地形地貌進行踏勘，確保飛行器采集到的遙感影像數據滿足工程測量的需要。通過對三角測量等測繪技術的應用，可以在整個攝影過程中及時糾正測繪中的問題，從而為后期內業數據分析和處理打下良好的基礎。技術人員需要充分掌握設備的各項參數，在合理有效的控制設備正常運行，通過控制攝影相機曝光參數和傾角等途徑，提高無人機為載體的低空遙感設備在工程測量中的應用，并升級和優化技術細節與設備結構。

2.3 信息處理

無人機遙感設備可以在收集數據的同事分析和處理收集的地理信息數據。在過去的工程勘測中，手動計算和分析所獲取的數據和信息可以高精度地解決簡單的工程勘測數據。但是，隨著現代工程測量的不斷進步與發展，測量區域及范圍的不斷擴大，工程測量越來越復雜，所獲得的信息和數據量巨大，因此，在無人機遙控的同時進行手動處理與計算有些不合實際，而設備與軟件可以很好地進行信息處理。在無人機遙感的支持下，可以快速分析收集到的復雜數據，并在短時間內完成數據處理，與傳統的人工手動數據處理相比，具有更快的速度和更高的準確性。無人機還能在較低的飛行高度完成信息采集任務，這有助于提高地理信息數據采集的多樣性，提高信息處理效率，并避免地理信息彩禮過程對環境造成損害。

2.4 復雜條件下的工程測量

在好多復雜環境下無法通過手動映射獲得理想的結果，通過無人機遙感技術應用于制圖技術中，可以將遙感影像引到制圖工作中，使復雜的地形制圖工作變得簡單，并確保成圖質量。在具體應用中，應將無人機載體與航空攝影結合。航空攝影測量設備的作用是拍攝復雜地形的高精度影像數據，可以為各類型災害緊急救援提供現場數據信息。航空攝影在工程測量中的使用受到眾多地理因素的制約，如測量時候測區受高度云層影響，航空攝影無法進行正常拍攝。無人機航拍主要完成低空的測量任務，因此不受高度制約，具有良好的適用性。隨著工程測量領域的不斷進步與發展，施測區域的環境也有很大的不同。不僅有平坦的地區，而且還有一些地形復雜且環境惡劣的地區。傳統的工程測繪方法無法實施、無法獲取地理信息數據。這時候，無人機遙感技術的就可以為惡劣環境下的大施拳腳，為工程測量提供各類解決方案，有效地提高數據質量和適用性，對工程測量的進一步發展有很大的助力。

3 無人機遙感技術應用的注意事項

3.1 明確、優化相關流程

流程的明確與優化是項目順利推進的重要保障，無人機遙感技術是前沿的測繪技術，在應用的過程中，應對作業流程進行明確梳理和優化，對相關工作人員進行培訓和考察，保證相關人員各司其職，面對緊急情況時，可以做到有據可依，避免不必要的損失。同時，面對新的技術形式，每一次的具體操作都可以為技術優化提供參考，在實踐過程中，應及時對流程的不合理之處或突發狀況等進行記錄，總結經驗教訓，為日后的流程優化提供參考和借鑒。

3.2 檢查相關設備

在測量前，作業的測繪人員應該對相關的設備進行調試，做好設備的調試工作。主要應對三方面內容進行調試，一是通過檢查，從根本上確保設備是否符合基本要求，在實際進行測量的工作中，應該根據實際情況隨時調整設備；二是對通信、電臺等設備的情況進行定期或不定期檢查，確認其工作狀態，是否處于良好的運行狀態；三是對照片的重疊和路線等進行檢查，保證測量結果的準確性。

3.3 控制飛行和攝影質量

為了進一步提高工程測量中無人機作業效率，外業作業人員應該對飛行載體和設備進行規范控制。一方面，相關人員應該在規定的時間進入現場，明確飛行時間和著陸位置，合理控制飛行速度，便于其獲取更高清晰的測繪圖像。另一方面，還需要根據實際情況控制無人機的飛行高度，控制無人機的飛行狀態，減少GPS造成的混亂。在飛行過程中，作業人員還需要注意飛行載體的升降速率，制定合理的安全防護對策，避免發生安全事故。

3.4 確保測繪信息的完整性與精確性

相比于傳統工程測量，數據采集和像控點布置都是按照常規的方式進行安排，但無人機遙感技術的生產應用卻有了很大的不同。由于實際情況，無人機航飛器在測繪過程中并不一定按照直線飛行，而是需要根據地形等特點進行微妙的角度調整，以保證測繪地理信息數據的完整性。但是，當無人機改變方向時，拍攝的圖像會出現一些問題，不能直接作為數據使用，需要作進一步矯正處理。一般情況下，可以在無人機在載體上安裝高清數碼相機，但是鏡頭角度不固定，以自動變焦鏡頭為宜，可以有效避免拍攝圖像的問題。此外，應用的自動調節參數的高清相機可以根據實際作業情況調整感光度和焦距，以滿足各種類型的測區條件。

4 總結

綜上所述，無人機遙感技術為工程測量帶來了很多便利，不僅有效地提高工程測量外業作業效率和數據的精度，還可以實現在測區環境復雜而又惡劣環境下的測量，從而解決了傳統的測量無法完成的問題。同時無人機遙感設備在測繪應用中工作效率高，作業范圍廣，數據精度良好，可以廣泛應用于工程測量外業數據采集等工作中。作業人員應熟悉相關的注意事項，避免不必要的失誤。同時，無人機遙感技術還有大量需要研究的地方，這也為相關專業人員未來的研究指明了方向。