無人機遙感技術在測繪工程中的應用

蔡奇

（徐州市勘察測繪研究院有限公司，江蘇 徐州 221000）

1 引言

隨著我國經濟、社會的發展和城市化進程的加快，我國的基礎設施建設迅速發展，很多測繪工程都對新的測量方法提出了更高的要求。隨著遙感技術的迅速發展，無人機遙感技術在復雜的地形、高精度的測量任務中具有響應快、數據精度高、成本低等優點，可以滿足現代航空技術發展的需求，是繼衛星遙感、航空遙感技術之后，新一代航空技術發展的一項新技術。

2 無人機遙感技術概念

無人機遙感是一種利用無人機進行信息采集和處理的技術，可以最快的速度獲得所需要的數據。無人機的遙感技術主要有無人駕駛飛機的平臺、高精度的數字傳感裝置、GPS定位、資料分析、處理等。無人機遙感技術是一種將計算機、GPS、信息通信、數據分析和處理技術相結合的高效綜合技術。在測繪領域，無人機的應用前景是無法估量的，它不但可以為用戶提供可靠的測繪服務，而且可以為用戶提供有效的救援服務。對無人機遙感技術進行深入的研究，將有助于推動我國城市規劃的科學、合理發展[1]。

3 無人機遙感技術工作原理

無人機的主要種類有4種：固定翼無人機、無人直升機、多旋翼無人機、無人飛艇。采用電力驅動的固定翼無人機，便于拆卸，噪聲小，隱蔽性好；無人直升機具有垂直起降、懸停等多種功能，可方便地利用測繪工程測量；多旋翼無人機擁有多個推進器，能夠在空中懸停，并能維持懸浮；無人飛艇是通過控制空氣的浮力來控制飛行的，它的使用范圍更廣。為了確保國土資源管理和土地開發工作獲得更加詳細的數據，以及隨著城市規模的擴大，各種基礎設施的重建，都需要更加詳細的數據。無人機在實際應用中，采用數字傳感器、無人機遙感平臺、導航系統、數據處理系統等綜合手段，可在低空范圍內進行數據采集，既能確保數據實時、高分辨率，又能降低無人機的使用成本[2]。

4 無人機遙感技術的特點

4.1 優勢

無人機遙感圖像的分辨率比目前高精度衛星圖像的分辨率高，并且能夠快速、高效地與GIS等遙感應用系統結合，構建綠色應用環境，為用戶提供全生命周期服務。該系統的實際應用可以提高測繪工作的工作效率和廣度，單臺無人機日監視的最大容量為200～320 km，可以在較短的時間內產生高分辨率的影像資料。通過采集到的影像資料，可以對測區進行直觀的識別，并形成相應的分布區，從而為之后的測繪工作打好基礎。

4.1.1 監測范圍廣

對測繪項目來說，選擇技術要考慮到測量的范圍，由于測量的領域的不同，測量的結果也會有很大的差別。由于地圖面積大，要取得精確的測量資料就比較困難。但無人機遙感技術，具有很強的適應性，可實現大面積監控，并可通過遙控來調節監控區域，使監控對象的信息更為詳盡。

4.1.2 監測效率高

采用無人機遙感技術，可以直接提升監測效率，確保及時有效地處理各種問題。如果監測的效果不夠好，就會出現疏漏，造成嚴重的后果，影響到整個測繪工作的正常進行。

4.1.3 系統兼容性強

與其他測繪技術相比較，無人機遙感具有較好的系統適應性，可以突破地域、時限等多種應用領域局限性。在實際運用中，可以將無人機遙感技術和其他技術有機結合起來，使其對工程的測量更為全面，對各類信息的處理效率更高。

4.1.4 信息處理的速度比較快，分辨率相對較高

隨著科技水平的提高，無人機遙感技術也在逐步完善。在采集到需要的監控數據時，能夠將收集到的信息及時、高效地傳遞給有關的決策機構，保證了技術人員在數據處理工作方面的高效性。隨著自動化程度的逐步提高，對信息處理技術的要求也越來越高。另外，與常規衛星處理技術相比，無人機遙感影像具有更高的分辨率和更高的清晰度，直接提高了對數據的準確性，保證了測量工作的正確性[3]。

4.2 不足

首先，在無人駕駛飛機的情況下，飛機的穩定性很差。無人機最大的優勢就是質量輕，容易被大風吹得失去平衡，導致畫面的清晰度降低。

其次，傳感器的控制性能差。傳統的無人駕駛飛機由于技術條件的制約，控制精度不高，導致監控精度下降，不能適應大比例尺測量的需要。

最后，對通信系統的依賴性太強。無人機的有效監控是依靠技術人員的操作，利用傳感器進行數據傳輸，因此，無人機的控制程序太過依賴于通信，這就給了黑客們一個很好的機會，一旦遭受黑客攻擊，不但會影響到無人機的正常運行，還會造成嚴重的安全隱患。

5 無人機遙感技術在測繪工程中的應用

在測繪工作中，尤其是在低空和某些地質條件不佳的地區，常規的測量方法不能很好地進行常規的測量，從而影響了測量的準確性。在極端條件下，利用無人機遙感技術，可以彌補傳統方法的缺陷。由于無人機遙感技術具有較高的低空探測性能，在惡劣的環境下能很好地完成測量任務。為保證無人機在以上環境下的檢測工作的效率和質量，必須著重解決：一是在惡劣的環境進行低飛測量，必須采取相應的防護措施，以保證無人機的安全，并提高其工作效率和質量；二是在實際應用中，要根據科學技術的發展，適時地更新無人機低空作業遙感技術，以增強其靈活性和靈敏度，保證在極端條件下的檢測質量，提高測量的準確性[4]。

5.1 礦山測量

隨著社會和經濟的發展，人們對各種礦產資源的需求日益增加，為了確保各種礦產資源的有效利用，減少對周圍環境的負面影響，必須借助無人機進行有效的測繪和測量，為工作人員提供有效的數據。由于大多數資源開采區環境惡劣，地形復雜，常規的測量方法難以獲得有效的測量數據，而利用無人機技術可以深入邊遠地區進行勘探，從而為礦區的發展提供全面的地質數據和圖像信息。同時，在礦產資源的開發中，環境保護工作同樣重要，環境部門要利用無人機的遙感技術，采集各種數據，進行分析、處理，為以后的環境管理、整治等工作提供參考，并對采礦企業進行有效的監督，并使用無人機進行高空監控，杜絕濫采的現象。

5.2 城市規劃

隨著我國城市化進程的加快，必須采取切實有效的措施來確保城市規劃的科學性。運用無人機遙感技術對各種測量數據進行分析，建立直觀、實時的地形模型，可以保證城市規劃的合理性。利用無人機遙感技術，可以從多個角度獲得某一特定地區的地理位置，并能獲得高精度的地質數據，從而為從事城市規劃、施工的人員提供準確的城市地理信息。在對數據進行分析的過程中，應考慮到無人機的傾角、航線等問題，并對所獲取的圖像進行處理，以確保數據的準確性和有效性。

5.3 海岸地形

沿海地貌信息在養殖、資源開發、軍事建設、基礎設施建設等領域有著重要的應用價值。采用無人機遙感技術對沿海地形進行測量，具有較高的精度，能夠采集大量的地形地貌信息。在實際使用中，要注重對地面基礎數據的收集，采集沿海地區的潮汐數據，并根據實測地區的實際情況，基于實時天氣設計出一條適合于無人機的飛行路線，以保證無人機在復雜狀況下的飛行安全，保證實際測量的精度和質量。在設置測量控制點時，應注意：當單航線可以覆蓋整個測控范圍時，應采取3～4條基線布置測控點；如果單條航線不能全部覆蓋，則必須制訂一套新的測量方案，通過對采集到的數據進行分析、處理，最后得到完整的海岸線地形圖。

5.4 突發事件

針對突發事件發生的地區，可以及時地繪制地圖，但由于時間有限，常規的測量方法往往耗時太久，無法及時有效地進行應急處理。如果在地震發生時，要及時獲得地震資料，利用無人機的技術，不但可以獲得實時的數據，而且可以獲得特定地區的具體情況。此外，在突發事件發生后的重建工作中，無人機遙感技術也得到了廣泛的應用。

5.5 影像資料

將無人機遙感技術用于測繪工程測量，其基本前提是要提供高品質的飛行平臺。與常規的圖像采集方法比較，由于無人機遙感的實際飛行偏轉角比較大，而圖像的成像范圍比較小，因此，要充分利用空中三角技術來保證其工作的效率和質量。此外，在獲得所需要的圖像數據時，必須將曝光延遲的補償、轉向緩沖技術、合理的飛行姿態控制相結合，從而保證圖像采集的準確性。

5.6 數據資料

在進行測繪時，需要嚴格按照有關的程序來采集有關的數據。

第一，正常情況下，采集數據的方法有自動化采集和人工采集，為了保證測量工作的順利進行，兩種方式要合理結合使用，保證數據的有效傳遞，提高采集的效率和質量。

第二，在收集到所有的數據后，還需要再進行一次測試，以提高系統的準確性。在采集數據的過程中，要依靠科技手段，適時地更新和改進無人機的成像解析度，以提高采集到的各種數據的準確性。

第三，在使用無人機進行測繪時，既要注重采集到的各種數據，又要加強對采集到的數據進行分析，從而保證數據的準確性，從而為提高測繪工作的效率和質量打下良好的基礎。

6 結語

綜上所述，無人機遙感技術作為一種高新技術，在測繪工程中發揮了積極作用。其成本低、易操作、測量范圍廣、數據精準、圖像清晰、不受地形限制等特點科學有效地提升了測量工作的技術水平，為城市基礎設施建設的高質量發展奠定基礎。