無人機遙感技術在工程測繪領域的應用探討

張 吉

（甘肅省城鄉規劃設計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

當前科學技術快速發展，無人機遙感技術作為時代發展的產物，被廣泛應用在工程測繪領域中，在國土資源與自然環境測繪中發揮著不可替代的作用。其精準定位，通過成像數據的采集提供清晰圖像，為復雜環境下的地面測量工作提供極大的便利，可以有效保證測繪的精度，提高測繪的效率。本文圍繞無人機遙感技術的應用優勢，對其在測繪工程中的應用要點進行分析，并結合工程案例，對其進行深入探討。

1 無人機遙感技術的應用優勢

1.1 提升數據準確性

在傳統的測量技術中，測繪人員需要購買大量的專業儀器，并要到現場進行實地勘測，不僅會消耗大量的時間，有時還無法保證測量的精度。而無人機遙感技術包括無人駕駛飛行器技術、數碼傳感技術以及衛星定位技術等多項技術，可以打破地域的限制，在最短的時間內，將所有需要測量的項目進行準確測繪，并利用信息技術將所收集到的數據信息以圖像的形式呈現，極大地提高了采集數據的精準度，測繪數據成果的準確性得到了顯著提高。

1.2 提高工程效率

在傳統的測繪工作中，主要以人工輸入數據的方式開展工作，導致數據的處理速度較慢，不僅工作人員的工作量大，還無法保證數據的精準度，測繪數據也不能及時上傳到相關部門，影響工程測繪的開展效率。而無人機遙感測繪技術的應用，借助其機載計算機系統，可以在最短的時間內，獲得準確的數據信息和清晰的圖像。可以打破時間、空間的限制，實時進行信息聯動，快速地將數據信息和清晰的圖像傳入到相關部門，為后續決策提供依據。減少人工操作程序，有效降低誤差，保證測繪成果的質量和測繪工作效率[1]。另外，無人機技術可以以圖像的形式，將信息進行傳輸，借助其可視化的特點，對各項數據信息進行及時校對，對存在誤差的部分及時調整，避免數據出現殘缺不全的情況，保證測繪結果的準確性。

1.3 降低投入成本

測繪作業具有涉及范圍廣、復雜程度高的特點，所以在進行測繪工作時，需投入大量的人力、物力，產生較高的成本，對工程測繪企業的經濟效益造成一定的影響。而與傳統的載人飛機或衛星數據收集方式相比，無人機遙感測繪技術的應用，借助其遙感系統，可以快速地對測繪區域的數據進行獲取，測繪點的布置工作也較為容易，整個測繪工程均在信息技術和智能化軟件作用下進行，使操作更加便利。減少購買設備的資金投入，因其整個系統都是由先進的高科技產品組成，制作材料多屬于碳纖維復合材料，在硬件配置方面要求較低，在提升測繪工作的準確性、科學性的基礎上，對于數據成本的投入也相應降低。

2 無人機遙感技術在測繪工程中的應用要點

2.1 數據采集方面

工程建設過程中，數據的精準度是保證工程質量的重要前提，必須重視數據采集的精準度和工作效率，為工程的后續決策提供依據。而在測繪工程地理信息數據采集中，相較于傳統的采集技術，無人機遙感技術的應用可以最大化地保證信息采集的質量和數據采集的效率[2]。對數據信息進行采集時，工作人員可以借助計算機技術，根據所測繪的區域，精準設計無人機的航線，并借助其自動化特點，輸入相關的指令，確保其可以自行進行飛行。運用定位系統和坐標系統，對所測繪區域進行準確定位，測繪區域范圍可以清晰明確。對于所采集到的數據，借助自動化篩選軟件，進行復核，自動處理不相關信息與無效信息，確保所保留下的數據準確無誤。數據資料收集結束后，通過對測量的結果進行分析，建立相應的模型，利用其直觀可視特點，對存在不足的數據信息進行補充，保證數據信息的完整性，為后續工程測繪項目的開展提供依據。

2.2 圖像信息采集方面

將無人機遙感測繪技術應用在工程測繪中，不僅可以對數據進行采集，在圖像信息采集方面也具有重要的作用。進行航空攝影時，需提前對氣候環境進行了解，將降雨、風向等多種因素考慮到位，以保證成像的效果。在確保滿足起飛條件后，要將測繪系統與地面系統進行緊密銜接，對各項飛行數據進行準確設定，設置到預定航線中，以此開展圖像采集。在這一過程中，地面控制人員要對無人機的飛行狀態進行實時監控，對轉彎緩沖、飛行姿態控制以及曝光延遲補償拍攝等技術進行嚴格控制。例如，在拍攝過程中，如遇到障礙物，需降低其過彎速度，以確保可以全方位地拍攝到所需測繪的區域。為避免出現拍攝漏洞，可以采用空中三角測量技術，及時糾正拍攝中存在的不足，并將攝像機的光圈進行適當調整，以提高影像拍攝的清晰度。對于傳回到地面的數據，工作人員要認真進行核查，如存在缺陷的部位，要及時進行補飛，以保證圖像清晰完整。

2.3 信息處理方面

數據信息采集后，可以借助計算機等相關技術對信息進行有效地處理，以保證數據的處理質量與效率。（1）對于所獲取的數據信息、圖像信息要利用航測無人機的設計程序及裝置中發射的信號，以電子信號的形式，將數據傳入到地面控制終端，進行分析、整理，并且為保證數據的完整性，在無人機返航后，要對其相機內的存儲卡進行拷貝。（2）對于收到的數據，可以將其統一儲存在系統數據庫中，借助計算機軟件進行整理，利用數據解壓、格式轉化等預處理程序對原始碼流文件進行解壓，使其格式數據文件可以滿足數據處理需求。對于所整理的數據要進行分類，將無效或異常的數據進行剔除，對整理好后的數據進行歸納儲存，為后續工作提供數據支撐。（3）利用編號檢索功能，找到所要查找的信息，自動匹配成DSM，在此基礎上，進行濾波、糾正，形成數字正射影像，保證數據的處理質量，提高數據的處理效率[3]。

2.4 低空作業方面

隨著科技的不斷進步，在起降條件差和云層較低的區域進行作業時，低空無人機攝影系統逐漸取代了傳統的航空攝影。因其具有靈活性和安全性的特點，在資源開發、環境監測、城市建設方面被廣泛應用，可以快速地獲取影像數據，成為無人機測繪技術的一項重要優勢。無人機飛艇低空監測系統的研制，在原有相機系統的基礎上，對其進行創新和改善，將低寬角低空數碼相機和檢校軟件進行結合，借助特殊的圖片重疊關系，可以對機械問題所引起的圖像變形誤差進行糾正，將誤差范圍降到最低，并且為保證圖片的精準度，提高圖像的質量，可以借助邊緣視覺補償相機對其進行調整，最大化地保證影像數據的分辨度、清晰度，避免增加成像系統中的總重量。另外，對無人機遙感測繪技術要點進行嚴格控制，在信息技術方面，可以實現自動化和智能化，進一步提高工程測繪的效率。

2.5 測繪環境方面

進行工程測繪時，與測繪質量和測繪效率有著直接關系的是自然環境。因部分工程項目的測量環境較為惡劣，對航拍作業造成了一定的制約，如依舊采用傳統的測繪方式，不僅對測繪人員帶來一定的難度，還對測繪工程的質量造成一定的影響。而無人機遙感測繪技術的應用可以有效改善這一弊端，通過低空飛行，可以更好地開展復雜環境中的測量工作，保證獲得數據信息的準確性，進一步提高測繪作業的質量和效率[4]。例如，應用無人機中的影像裝置，借助無人機的遙感技術，所獲得的影像數據，可以為城市規劃工作提供重要的依據。在對城市進行勘測時，借助該技術可以快速地完成數據采集工作，借助計算機技術、圖像攝影技術將數據信息直接傳輸到相關部門，減少測繪人員的工作強度，為測繪工程的現實性、準確性、安全性、可靠性提供重要的保障。

3 無人機遙感技術在測繪工程中的應用實例

該工程項目作業范圍為白銀市建成區（白銀區、平川區），地處黃河上游，甘肅省中東部，位于北緯35°33′-37°38′，東經103°33′-105°34′之間，地勢主要以山區、平原、丘陵為主，地勢較為復雜。該項目主要是對白銀市城市綠地資源的種類、數量和分布情況進行測繪，作業范圍面積約75km2，其中白銀區約53km2，平川區約22km2，利用航測遙感技術，對整個建成區進行航拍、像控測量、生成正攝影像。對建城區綠地現況進行分析、處理、呈現、統計，編繪綠地現況測繪成果，提交相關管理部門決策使用，推進城市園林綠化建設水平。

3.1 測繪前準備工作

組織實施機構主要包括資料收集小組、遙感影像處理小組、數據生產小組、技術試驗小組、圖件制作小組以及質量控制小組；人員配置方面共計投入50人以上，其中項目負責人1名、技術負責人1名、生產作業人員42名；設備配置方面所需配置的主要軟件包括操作系統、遙感影像處理軟件、影像解譯軟件、數據采集軟件、外業核查軟件、專業制圖軟件等，技術流程如圖1。

圖1 工作技術流程圖

3.2 無人機遙感測繪作業

在獲取測繪數據時，采用光環Pro無人機進行作業。在對地貌進行測繪時，主要借助無人機遙感技術，以無人機控制系統為核心，以測量技術和攝影技術為輔助，借助空三算法對獲得的信息進行整理、修正，以保證數據資料的權威性。保證信息數據無誤后，以高分辨率衛星影像、控制成果及DEM數據為基本資料，對全色影像進行正射糾正，將全色影像與多光譜影像進行融合，對其色彩進行調整，使其生成正射遙感影像數據。保證信息數據無誤后，將其以標準化的格式進行輸入，生成測繪圖像。數據采集后，以計算機為載體，構建區域控制網，將相關信息傳輸到計算機系統中，借助正射影像對其進行校正。

3.3 綠地信息外業調查

該項目在進行外業調查時，地面像控點利用中海達V60RTK進行測量，用國家2000坐標系套用白銀市城建坐標系，按照500～800m方格網進行布控，此次像控點的平面誤差為±10cm，高程誤差為±15cm，總共飛行17個架次，在外業完成后，利用0.2分辨率畫面的正攝影像圖，結合0.8m 衛星遙感正攝影像圖進行各類綠地的矢量化統計。

3.4 質量控制分析

經過公司作業人員的自查及質檢部最終檢查，本項目數據精度良好，地理要素采集正確、完整，提交成果資料完整，各項指標數據統計核算正確、可靠，可以為后續白銀市城市綠地規劃與建立城市綠地信息數字化平臺，提供數字化成果資料。

4 無人機遙感技術在測繪工程中的應用建議

（1）工程測繪在進行測量時，因地形、地質存在不同，測量范圍內的特征也存在著不同。為保證無人機遙感測繪技術順利落實，確定好關鍵點測量位置，可以對測量網進行精心布置，安裝無線GPS設備，將測量精度的誤差降到最低，以保證可以快速準確接收到數據信息。

（2）受自然環境等不確定因素的影響，在測繪過程中測繪的目標可能會發生改變。為保證測繪質量，準確確定檢測點的位置，加強對測繪過程的監督管理工作，形成全面有效的監測網，在發生異常情況時，可以快速地對其進行調整。

（3）無人機飛行技術水平與測繪結果的質量有著直接的關系，為確保無人機的整個飛行過程在可控范圍內，必須加強工作人員的培訓教育工作，確保可以熟練地掌控無人機飛行，以保證所獲取數據資料的精準、可靠。

5 結束語

總而言之，無人機遙感測繪技術的應用對測繪工程項目具有重要的作用，符合現代化測繪工程的需求，為工程建設提供了重要的保障。應用無人機遙感測繪技術不僅可以降低投入成本，保證工程的測量成果質量，還進一步提高了工程效率，必須高度重視。加強優化無人機的測繪流程，提升測繪工程的精準度，以確保在測繪工程中發揮更大的價值。