無人機航拍技術(shù)在工程測量測繪中的應(yīng)用分析

趙華

棗莊市薛城區(qū)自然資源局 山東 棗莊 277000

引言

在工程測量測繪中，無人機航拍技術(shù)屬于先進(jìn)技術(shù)類型，應(yīng)用該技術(shù)開展工程項目測量工作不僅能夠確保工程測量測繪的精確度提升，還能夠更加精準(zhǔn)的獲取相關(guān)數(shù)據(jù)和影像信息。在測量工作開展過程中，無人機航拍技術(shù)的測量設(shè)備具備著極強的靈活性，應(yīng)用范圍非常廣，具備著突出的優(yōu)勢，是當(dāng)前工程測量測繪工程中的關(guān)鍵技術(shù)手段。利用無人機航拍技術(shù)進(jìn)行工程測量測繪時，通過無人機的高空飛行以及航拍設(shè)備的數(shù)據(jù)和信息獲取，通過傳感器滿足數(shù)據(jù)和信息的采集，同時利用圖像處理技術(shù)對獲取的影像信息進(jìn)行分析，最終滿足工程測量測繪的要求。

1 無人機航拍技術(shù)概述與優(yōu)越性

1.1 概述

無人機航拍技術(shù)在應(yīng)用過程中包含了無人機駕駛技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及自主控制技術(shù)等，屬于綜合性較強的工程測量測繪技術(shù)。在無人機航拍技術(shù)應(yīng)用過程中具備著較高的智能化和自動化，目前無人機航拍技術(shù)已經(jīng)在當(dāng)前的測繪行業(yè)被廣泛應(yīng)用，是相關(guān)工作人員研究與應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，也是遙感技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。在無人機航拍技術(shù)應(yīng)用過程中，目前已經(jīng)能夠滿足同步更新、同步更改地貌信息以及地理空間數(shù)據(jù)的獲取，為工程測量測繪工作提供了更多的支持，同時將無人機航拍技術(shù)應(yīng)用在環(huán)境保護(hù)以及土地資源利用方面，也能夠起到較強的信息保障作用。

1.2 無人機航拍技術(shù)優(yōu)越性

無人機航拍技術(shù)在應(yīng)用過程中屬于新興的測量測繪技術(shù)，在應(yīng)用過程中不需要投入較多的資金便能夠以最快速度滿足地面信息和數(shù)據(jù)的獲取，能夠在不同的數(shù)據(jù)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換應(yīng)用，也就是說即使復(fù)雜的環(huán)境依然能夠保持其具備較高的適應(yīng)性和靈活性。在進(jìn)行航拍任務(wù)的應(yīng)用過程中，尤其對于一些未開發(fā)的新區(qū)域具備較強的應(yīng)用效果，無人機航拍設(shè)備的體積相對較小，而且結(jié)構(gòu)簡單，通過遙控器能夠滿足對無人機飛行設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，通過相關(guān)指令輸入還能夠達(dá)到無人機設(shè)備的自主飛行，工作過程相對簡便。相比于以往的傳統(tǒng)型拍攝方式，無人機航拍技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢非常明顯，在傳統(tǒng)型的航拍技術(shù)應(yīng)用過程中，在起飛之前需要經(jīng)過相關(guān)部門的報備，在獲取航空批文之后才能夠進(jìn)入到測量測繪工作中，整個過程相對復(fù)雜，而且也會消耗較多的人力物力。利用無人機航拍技術(shù)能夠在1km以下的高度飛行，只需要報備當(dāng)?shù)嘏沙鏊瑹o須獲取航空批文，應(yīng)用流程方面相對簡便。而且應(yīng)用以往的傳統(tǒng)型航拍方式容易因自然條件受到影響，對天氣變化有著極高的要求，利用無人機航拍技術(shù)突破了自然環(huán)境的限制應(yīng)用，具備較強的靈活性，能夠滿足低空飛行，獲取的數(shù)據(jù)和信息分辨率較高。

2 無人機航拍技術(shù)系統(tǒng)組成

2.1 遙感信息采集系統(tǒng)

目前在無人機航拍技術(shù)應(yīng)用過程中，常用的遙感信息采集系統(tǒng)包含了無人機遙感平臺、飛行控制系統(tǒng)以及地面監(jiān)控系統(tǒng)。第一，無人機遙感平臺。遙感航測技術(shù)應(yīng)用主要是在無人機上進(jìn)行航空數(shù)碼相機的搭載，運用IMU/GPS等技術(shù)滿足航拍工作要求，航測遙感技術(shù)能夠滿足低空飛行，相比于以往傳統(tǒng)技術(shù)來說屬于新型的測繪測量技術(shù)，應(yīng)用該技術(shù)能夠確?？焖俸蜏?zhǔn)確地獲取相關(guān)地理信息。第二，飛行控制系統(tǒng)。飛行控制系統(tǒng)是無人機航拍技術(shù)應(yīng)用的核心，主要是指利用無人機進(jìn)行定位、導(dǎo)航系統(tǒng)的搭載滿足定位信息的精確性，工作人員能夠根據(jù)速度計、陀螺儀等平臺應(yīng)用實現(xiàn)對無人機的數(shù)字化監(jiān)控功能，體現(xiàn)滿足地理信息的測繪要求。第三，地面監(jiān)控系統(tǒng)無人機航拍技術(shù)在應(yīng)用過程中的地面監(jiān)控系統(tǒng)包含了天線、監(jiān)控軟件、便攜式計算機等等，各個子系統(tǒng)之間相互聯(lián)系，在利用無人機航拍技術(shù)進(jìn)行項目測量測繪時，借助對地面監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置滿足飛行參數(shù)、航線規(guī)劃、導(dǎo)航模式等的設(shè)置，利用無人機航拍及時進(jìn)行勘察數(shù)據(jù)的上傳，利用搭載的飛控系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)連接系統(tǒng)，滿足數(shù)據(jù)的采集與傳輸目標(biāo)。

2.2 遙感信息處理系統(tǒng)

遙感信息處理技術(shù)主要包含了遙感相片處理、三角測量系統(tǒng)以及三維建模系統(tǒng)[1]。第一，遙感相片處理系統(tǒng)。在該系統(tǒng)應(yīng)用過程中，必須要滿足無人機航拍技術(shù)應(yīng)用規(guī)范，加大對搭載相機檢定參數(shù)的設(shè)置，確保各項內(nèi)容的優(yōu)化與整合，在建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫之后，要求工作人員規(guī)范化處理測量測繪中獲取的相片信息，滿足數(shù)據(jù)的綜合整理與分析。第二，三角測量系統(tǒng)。三角測量系統(tǒng)是技術(shù)應(yīng)用的核心，在無人機航拍技術(shù)應(yīng)用過程中主要承擔(dān)融合規(guī)劃航帶表、判斷航空測量相互關(guān)系的責(zé)任。在實際的測量測繪工作中，工作人員需要根據(jù)客戶要求進(jìn)行連接段布局、相控點測量等多個環(huán)節(jié)的分析，采用自動空三加密的方式，建立全方位的立體模型，滿足對影像信息的獲取與分析。第三，三維建模系統(tǒng)。三維建模系統(tǒng)能夠通過實時推斷分析無人機航拍技術(shù)應(yīng)用中獲取的數(shù)據(jù)和信息，最終以分為虛擬的方式進(jìn)行體現(xiàn)，工作人員能夠更加直觀地感受到測量區(qū)域內(nèi)的環(huán)境特點以及地理信息特點，最終完成測量測繪工作中數(shù)據(jù)的整理。

3 無人機航拍技術(shù)進(jìn)行工程測量測繪的具體流程分析

3.1 航線規(guī)劃與測量范圍確定

在無人機航拍技術(shù)應(yīng)用之前，要求工作人員針對拍攝的路線進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，明確測量測繪工作的具體范圍。在利用無人機航拍技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)和影像獲取時，科學(xué)的路線規(guī)劃是提升測繪結(jié)果精確性的基礎(chǔ)，在無人機航拍作用開展中，無人機的飛行時間大致為一小時，其中包含了無人機起飛以及降落所消耗的時間，所以在無人機航拍技術(shù)應(yīng)用過程中，為了避免受到航拍時間的影響，需要在拍攝之前落實科學(xué)的線路規(guī)劃，通過科學(xué)的規(guī)劃保障無人機航線的精準(zhǔn)性，同時也杜絕無人機的墜落事件。另外，在無人機航拍技術(shù)應(yīng)用過程中，為了達(dá)到拍攝數(shù)據(jù)的精確性全面性，需要根據(jù)測繪測量區(qū)域的具體范圍進(jìn)行確定，結(jié)合范圍以及路線的科學(xué)規(guī)劃，確保無人機航測系統(tǒng)應(yīng)用的科學(xué)性，滿足對數(shù)據(jù)的俯瞰觀測，最終達(dá)到測量測繪工程的需求。在利用無人機航拍技術(shù)時路線規(guī)劃以及測量范圍確定，都必須要達(dá)到其具備較高的精確性，結(jié)合實際要求可以將測繪區(qū)域劃分成等距離的長條形狀，然后再結(jié)合區(qū)域的四角標(biāo)志，設(shè)置飛行時間、飛行速度等，加大對距離參數(shù)等的科學(xué)設(shè)置，滿足獲取的數(shù)據(jù)和信息更加精準(zhǔn)、全面。

3.2 建立測量區(qū)域控制

在無人機航拍技術(shù)應(yīng)用過程中，為了滿足測量測繪工作的需要，必須要建立完善的測量區(qū)域控制網(wǎng)，加大對測繪工作的精確開展，確保測繪測量工作效率和質(zhì)量的提升。在當(dāng)前的實際應(yīng)用過程中，設(shè)置測量區(qū)域控制網(wǎng)的建立過程中，不僅要針對其工程測量測繪的實際情況展開調(diào)查，保障建立的控制網(wǎng)更加精準(zhǔn)，還需要結(jié)合實際的要求獲取地圖規(guī)格，建立與工程測量測繪規(guī)模相等的控制網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而滿足控制網(wǎng)覆蓋范圍的科學(xué)性，獲取GPS坐標(biāo)點，滿足三維坐標(biāo)建立，在各個測量區(qū)域內(nèi)坐標(biāo)點的標(biāo)記過程中能夠滿足數(shù)據(jù)和影像信息獲取的精確性，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析提供支持。

3.3 開展外業(yè)航攝

在無人機航拍技術(shù)應(yīng)用過程中，按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行測量區(qū)域控制網(wǎng)的建立，可以結(jié)合規(guī)劃的路線和測量范圍落實外業(yè)航攝作業(yè)。在外業(yè)航攝作業(yè)開展過程中，要求工作人員加大對地形和地質(zhì)條件的分析，再確定好測量區(qū)域之后，圍繞無人機的航攝作業(yè)區(qū)域進(jìn)行風(fēng)向和飛機起落點的設(shè)置，加大對航攝路線規(guī)劃的分析，更好地滿足無人機航攝要求，并且結(jié)合設(shè)置好的飛行計劃開展外業(yè)數(shù)據(jù)和信息的獲取[2]。在航攝過程中要求無人機航向重疊度以及旁向重疊度均能夠控制在80%左右，結(jié)合設(shè)計的測量需求，確保飛機飛行路線設(shè)置的合理性。利用無人機航拍技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的獲取時，需要工作人員對無人機機體進(jìn)行拼裝，并且滿足無人機航設(shè)彈射架的安裝，然后將設(shè)置好的信息輸入無人機系統(tǒng)中，最后落實無人機的起飛。在無人機航拍技術(shù)應(yīng)用過程中，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是非常關(guān)鍵的應(yīng)用組成部分，能夠根據(jù)航拍作業(yè)的具體特點對無人機展開操縱和定位，最終實現(xiàn)獲取數(shù)據(jù)的實時整理與分析，在無人機起飛之后，需要進(jìn)入到巡航模式，根據(jù)飛行之前設(shè)定好的航攝路線進(jìn)行拍攝作業(yè)，在整個無人機飛行過程中，工作人員都需要加大對其飛行狀態(tài)以及周圍環(huán)境等因素的觀察，如果發(fā)現(xiàn)存在異常，需要及時進(jìn)行人工干預(yù)，落實無人機航拍技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性。在航拍結(jié)束之后，需要按照設(shè)定的路線保持無人機飛回到降落點，在確認(rèn)降落區(qū)域無異常狀態(tài)之下，能夠達(dá)成降落任務(wù)，確保外業(yè)航攝任務(wù)的圓滿完成。

3.4 數(shù)據(jù)結(jié)果處理與分析

在無人機航攝作業(yè)完成之后獲取到較多的影像數(shù)據(jù)和信息，工作人員需要結(jié)合實際要求開展對數(shù)據(jù)的分析與整理，其中數(shù)據(jù)處理包含對影像比例的糾正，以及DEM數(shù)據(jù)的匹配，在影像糾正過程中，需要根據(jù)相機坐標(biāo)測量中影像機變差進(jìn)行糾正，其中包含對逐點坐標(biāo)及對稱畸變參數(shù)以及非對稱畸變參數(shù)的調(diào)整，再進(jìn)行DEM數(shù)據(jù)的匹配處理時，要根據(jù)測量區(qū)域的實際情況進(jìn)行模型的建立，加大對正射投影的分析，最終滿足DEM數(shù)據(jù)的匹配。在進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的整理與分析時，需要加大對Pixel Grid軟件的應(yīng)用，滿足數(shù)據(jù)與軟件之間有較高的匹配度。

3.5 繪制地圖

利用無人機傳輸?shù)臄?shù)據(jù)能夠及時進(jìn)行信息的整理，滿足三角測量系統(tǒng)的立體模型建立，并且將數(shù)據(jù)和信息設(shè)置到建立的模型中，達(dá)到核線影像，然后對圖形進(jìn)行編輯，最終滿足比例結(jié)果的確定。另外，在數(shù)字地圖的制作過程中，還需要將一些細(xì)節(jié)部位放大，通過對數(shù)據(jù)和信息的校驗，保證信息具備較強的精確性，最終完成數(shù)字地圖的繪制。

4 無人機航拍技術(shù)改進(jìn)措施

在工程測量測繪中，為了確保無人機航拍技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性，必須要滿足工程測量測繪的相關(guān)要求，確保無人機航拍技術(shù)所獲取的數(shù)據(jù)和信息更加精確。測量測繪工作單位需要派遣優(yōu)秀的技術(shù)人員，滿足對航拍技術(shù)操作的要求，同時提升工作人員的綜合素養(yǎng)，確保其能夠做到對無人機航拍技術(shù)的熟練應(yīng)用，并且加大對故障診斷能力的培養(yǎng)，有效避免因無人機故障而給工程測量測繪造成的損失[3]。無人機航拍技術(shù)在應(yīng)用過程中，無人機設(shè)備是非常關(guān)鍵的設(shè)備類型，無人機生產(chǎn)廠家需要結(jié)合當(dāng)前的市場需求，加大對無人機飛行性能的改進(jìn)與優(yōu)化，比如無人機的續(xù)航時間以及拍攝角度和拍攝精確度等方面，相關(guān)廠家需要加大與國內(nèi)外知名企業(yè)的合作，保持其無人機飛行具備良好的硬件和軟件性能。除此之外，無人機航拍技術(shù)應(yīng)用過程中，一些軟件開發(fā)人員需要加大對該技術(shù)的研發(fā)力度，確保無人機航拍技術(shù)應(yīng)用中存在的漏洞得到彌補與完善，促進(jìn)無人機航拍技術(shù)有更加寬廣的應(yīng)用前景。

5 結(jié)束語

總而言之，無人機航拍技術(shù)是工程測量測繪中的關(guān)鍵技術(shù)，屬于融合了多種信息技術(shù)的綜合型航拍技術(shù)。該技術(shù)在應(yīng)用過程中，隨著技術(shù)的發(fā)展不斷成熟，在實際測量工作中雖然存在一定的缺陷和不足，但是只要工作人員進(jìn)一步加大對技術(shù)應(yīng)用落實數(shù)據(jù)和信息的整理，就一定能夠有效提升無人機航拍技術(shù)的測量測繪精確性。所以，在當(dāng)前的無人機航拍技術(shù)應(yīng)用中，需要加大對測量技術(shù)手段應(yīng)用的分析與整理，保障工作人員對其有較高的重視程度，最終完成數(shù)字地圖的繪制。