無人機航測技術在工程測量中的應用分析

摘要：隨著科學技術的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，無人機航拍技術被越來越多地應用于各個領域，尤其是在工程測量領域，更是倍受青睞。其體積小、機動靈活、易于操作等特點，為無人機在工程測量中的實際應用中提供了便利。無人機技術的使用，不但可以極大地提高測量工作的效率，而且可以提高數(shù)據(jù)采集的準確性，為工程的順利進行提供了保證。通過對無人機航測技術在工程測量中的應用優(yōu)勢分析可以推測，在將來無人機航測技術的應用范圍將越來越廣闊。

關鍵詞：無人機；航測技術；工程測量

Application Analysis of Drone Aerial Survey Technology in Engineering Surveying

AN Puyang

（Shanghai Geotechnical Engineering Testing Center Co.， Ltd.， Shanghai 200331， China）

Abstract： With the progress of science and technology and the development of the economy， unmanned aerial vehicle （UAV） aerial photography technology is increasingly being applied in various fields， especially in the field of engineering measurement， which is highly favored. Its small size， flexibility， and ease of operation provide convenience for the practical application of drones in engineering surveying. The use of drone technology can not only greatly improve the efficiency of measurement work， but also improve the accuracy of data collection， providing assurance for the smooth progress of engineering. By analyzing the advantages of drone aerial survey technology in engineering surveying， it can be inferred that the application scope of drone aerial survey technology will become increasingly broad in the future.

Key words： drones; aerial surveying technology; engineering survey

伴隨著信息化社會的來臨，無人機技術得到了迅猛的發(fā)展，并在各行各業(yè)起到了重要的作用。在工程測量中采用無人機航測技術，可以極大地減輕測量工作的負擔，顯著提高測量資料的精度和工作效率，推動工程測量事業(yè)向更先進的方向發(fā)展。

1" "無人機航測技術在工程測量中的應用優(yōu)勢

（1）安全性高。以前，由于受到技術條件的限制，工程測量主要依賴于人工操作。但是，在某些特定的情況下，人員及儀器的安全面臨巨大的威脅。無人機航空測量技術的應用將工作人員從復雜危險環(huán)境中解放出來，不需要人的直接介入，自身的高度可控性使得其能夠自主修復并進行安全規(guī)避，極大地提升了測量的安全性，推動了航空測量技術的發(fā)展。

（2）經(jīng)濟性高。無人機的飛行周期很短，可以快速起降，不需要花費太多的時間獲取相關數(shù)據(jù)。相對于傳統(tǒng)的大型飛機來說，使用無人機的成本要低得多。其測量系統(tǒng)的安裝和維修費用較低，其制作材質更加輕巧，無須頻繁維修，降低了造價，節(jié)省了大量的費用。

（3）操作簡單。相對于其他飛行器，無人機具有體積小、質量輕等優(yōu)點，在起飛和降落過程中都有很大的優(yōu)勢，它可以在一小片平坦的土地上完成起降，不需要專門的飛行空域。另外，無人機的操作過程相對簡單，只需要搭載相關的設備系統(tǒng)就可以完成測量工作。另外，大多數(shù)無人機都是低空飛行，受外界影響小，靈活性更強。近年來，隨著無人機續(xù)航性能的提升和探測距離的增加，航測技術應用的靈活性也越來越大。

2" "無人機航測技術在工程測量中的應用流程

2.1 檢查校正相關設備

在使用無人機航測技術時，要保證測量過程的科學規(guī)范，必須要嚴格遵守規(guī)定操作。首先要對有關的設備進行徹底的檢查修正，保證后續(xù)的測量工作能夠順利地進行，主要要做到以下幾點。首先，測量人員要對無人機的操作系統(tǒng)進行一次徹底的檢測，主要是看有沒有老舊或者損壞的零件，有沒有什么不正常的運行情況[1]。其次，為了適應特定的測量任務，測量人員必須對攝像機的工作狀態(tài)進行檢驗，對其清晰度和分辨率進行修正。再次，合理選擇測量的時間，盡量在陽光充足的日子里進行測量，還要對測量區(qū)域的環(huán)境問題進行充分的考量，將由于環(huán)境原因而造成的測試誤差降到最低。最后，依據(jù)測量要求選用適宜的比例尺，保證航測影像滿足期望要求。

2.2 明確目標，申請測量空域

在完成以上的預備工作之后，還要對測量對象進行進一步的確定，并進行必要的測量空域申報。首先，測量人員要明確所要測量的具體范圍及內(nèi)容，據(jù)此確定無人機的起落點，保證測量工作能夠平穩(wěn)、有序地進行。與此同時，必須先向有關部門申報飛行計劃。

2.3 科學設計航線和控制點

為了提升無人機航測工作的效率和品質，測量工作者必須根據(jù)測量現(xiàn)場實際情況，進行科學、合理的航路規(guī)劃，布置相關控制點。在進行控制點的布置時，測量人員要將整個項目的測量范圍劃分出來，并根據(jù)不同的點位采用相應的方式，即按一定的間距布置資料收集點。在此基礎上，根據(jù)實際測量的規(guī)模，確定采樣點的個數(shù)，特別是在盆地、山區(qū)等地形較為復雜的地區(qū)，要嚴格按有關規(guī)范進行布設。另外，無人機航測技術相對于傳統(tǒng)的測量模式，可以人工或自動布設控制點，提高航拍影像的分辨率，確保定點測量的合理性和專業(yè)性。在制定飛行路徑的時候，測量人員要綜合考慮無人機設備的飛行高度、飛行速度和測試效率等方面的問題，結合被測地區(qū)的實際狀況，對飛行路徑進行科學、合理的設計，遵循高效、全面的原則，從而提升飛行路徑的合理性。

2.4 分析處理測量數(shù)據(jù)

在無人機航測工作結束后，對數(shù)據(jù)進行整理和分析也是一項重要的工作。首先，要對無人機收集到的各種數(shù)據(jù)信息進行輸出、整合和處理，剔除重復、冗余和偏差數(shù)據(jù)，以最大限度地確保數(shù)據(jù)的準確性。其次，測量工作者需要根據(jù)前期設置的尺度，對影像內(nèi)容進行校驗，并與前期設置的控制點進行反復校正，建立相應的空間坐標系統(tǒng)，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和處理奠定堅實的基礎。最后，在上述工作的基礎上對分析結果進行處理，測量工作者可利用3D模型軟件，建立對應的項目3D場景，包括點云、測點分塊、點云構造等。為保證3D模型更全面直觀地反映測繪區(qū)域的真實狀況，還需根據(jù)現(xiàn)場的具體狀況對其進行修正，比如增加植被覆蓋度、水體分布等[2]。

3" "無人機航測技術在工程測量中的具體應用

3.1 水利工程測量

水利工程對防洪、提高水資源利用效率、調(diào)控河流徑流等具有重大意義。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，水利工程建設日益受到人們的關注。為了確保水利工程的安全運行，施工階段的有關資料是非常重要的。在水利工程中采用無人機航測技術，可以確保施工人員快速獲取有關資料并進行建模。在水利工程中應用該技術，要求技術人員將無人機停靠的地點設定在所需測量的特定地點，再以此為基礎，制定航線，開展測量工作。若水利工程因地形原因導致測量偏差，則需設立控制點，精心設計無人機的飛行高度、航線、攝影方位等。測量工作結束后，要將數(shù)據(jù)進行集成處理，然后將無人機拍攝到的影像資料輸出，按照特定的方位，與既有資料相結合進行處理。在進行數(shù)據(jù)處理時，必須依據(jù)控制點所在的空間坐標，選取適當?shù)淖鴺讼担瑥亩鴮崿F(xiàn)對DOM數(shù)據(jù)的處理。

3.2 礦山測量

礦區(qū)的發(fā)展對礦產(chǎn)資源的利用起著決定性的作用，所以礦區(qū)的開采和管理工作就顯得尤為必要。因此，將無人機航測技術引入礦山測量，對促進我國礦山事業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展具有重要意義。在采礦開始前，通過無人機航測技術，可以對礦區(qū)的地質情況進行全方位的調(diào)查，從而尋找出最優(yōu)的采礦地點，減少采礦對其他地區(qū)的影響，并保證采礦的質量和效率。在對礦區(qū)進行整治時，可以通過傾斜測量來獲得礦區(qū)的真實狀況。此外，利用對無人機航測技術收集到的數(shù)據(jù)進行分析和處理，還能獲得礦區(qū)的3D模型，從而將礦區(qū)的真實狀況呈現(xiàn)出來。在這個基礎上，開展災害預警、綜合治理等工作，有效地保證礦區(qū)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3.3 特殊地形環(huán)境測量

在其他對測量精度有較高要求的重大工程項目中，也可采用無人機測量技術。依據(jù)工程的要求，確定測量范圍，并對測量范圍內(nèi)的空氣濕度、風向、坡度等進行實地考察。在設計照相、航空測量方法時，要依據(jù)測量對象的精度要求，校正無人機攝影的圖像失真。為保證測量精度，每幅圖表都要設幾個檢測點，并進行數(shù)字高程建模和品質檢驗。進行航空測量的UAV極易受空氣流動的干擾，使其飛行姿態(tài)超出正常水平或偏離航線，必須充分了解測量區(qū)域的氣象、地形和磁場等情況。隨著特殊生態(tài)區(qū)域如茂密森林、山地等日益增多，無人機能夠突破空間探測的局限。利用無人機，可以使工程測量的結果更為精確和高效[3]。

3.4 水污染治理工程測量

由于水體的富營養(yǎng)化，藍藻等水生植物大量繁殖，對水體質量造成了極大的破壞，通過對藍藻種群的控制來治理水體污染是十分必要的。在水體污染監(jiān)測中，為了更好地了解藍藻的繁殖與生長狀況，必須要合理地設置藍藻監(jiān)測點。采用無人機探測更加可靠，更適于航空測量，對水體污染的監(jiān)測具有重要應用價值。利用無人機對監(jiān)測到的藍藻發(fā)生情況進行實時傳輸，并以高精度影像展示污染現(xiàn)狀，能夠為下一步科學治理提供便利。在實際測量中，污染數(shù)據(jù)的獲取除了依賴無人機，還需要人工干預，這樣才能最大限度地保證監(jiān)測的準確性。為適應不同的測量需求，在航測中，必須事先測定焦距，適當?shù)販y定焦面及變形量，以提高測量的精度。

3.5 環(huán)境治理工程測量

由于氣象條件的復雜性，采用常規(guī)的測量手段難以保證環(huán)境治理工程監(jiān)測的質量。無人飛行器能夠排除這些干擾，獲取精確的環(huán)境信息，為環(huán)境治理提供綜合依據(jù)。例如，在水資源和環(huán)境治理工作中，無人機航空測量主要是利用可見光帶提取的方式來獲得水體中的植被特性，然后將數(shù)據(jù)轉換為對植被特性進行描述的信息，測定水生植物病害的嚴重程度。另外，在進行應急環(huán)境地圖繪制時，利用無人機能夠在最短時間內(nèi)對被測地區(qū)進行環(huán)境信息，經(jīng)服務器進行數(shù)據(jù)處理，得到DTD、DSM等圖像制圖成果。

3.6 突發(fā)事件處理

救援工作十分講究效率。在諸如地震這樣的突發(fā)、大型的自然災害中，對地形進行快速的測繪是進行高效、迅速應急處理的基礎。為提高應急救援的時效性，利用無人機航測等手段，可以實現(xiàn)對受災地區(qū)的快速測繪，而以影像為主的航空遙感資料，能夠為救災工作的開展提供有力的支撐，使得野外的救災工作更加具有針對性。例如，在地震救援中，若使用載人航空遙感技術，地震區(qū)的監(jiān)控效果將得不到保障，而且很難得到現(xiàn)場的實時影像，這對救援工作是不利的。而在實際應用中，無人機航拍技術可以大幅減少地震區(qū)域的成像難度，實現(xiàn)對受災地區(qū)的實時監(jiān)測，為救援工作提供便利，充分發(fā)揮航空測量在緊急情況下的作用[4]。

3.7 城市規(guī)劃

在土木建筑工程測量過程中，采用無人機航測技術，可顯著提高測繪平準差與野外實測資料的一致性。在城市規(guī)劃中運用這一方法，可以提高抽樣的準確性，并能更好地滿足空間分布特性與統(tǒng)計規(guī)律的匹配。在城市化進程中，對資料收集工作的要求越來越高，在這個時候，利用無人機測量可以更好地對地貌進行建模，方便進行城市規(guī)劃。在使用某一特定地區(qū)的信息時，利用這種方法可以進行多角度、全方位的信息收集工作，持續(xù)地充實相關的資料庫，方便有關方面進行理性的分析，從而確保城鎮(zhèn)化的品質。但由于傾斜角的存在，使得獲取的信息易受到影響，所以，在進行信息收集時，必須選取合適的傾斜角度。

3.8 土地開發(fā)管理

在土地開發(fā)管理工作中，需要確定其管理的內(nèi)容，主要包括資源整治、土地規(guī)劃等，而土地規(guī)劃中的數(shù)據(jù)測量則是一項核心工作，也是土地規(guī)劃質量控制的基礎。在進行土地開發(fā)管理時，必須先研究其可行性，然后再對其用地情況進行詳細的調(diào)查，才能更好地進行用地規(guī)劃。在土地開發(fā)結束后，要及時更新地形圖，以便進行用地性質的變化分析。因為它的作業(yè)流程非常復雜，所以在土地開發(fā)管理中，需要充分利用新科技。通過無人機測量技術，不僅可以對土地開發(fā)前后的變化進行分析，還可以進行工程勘察、施工規(guī)范性檢查等工作，使這些工作都能夠有效地進行，從而提升了地利用的管理效率。另外，利用無人機航測技術進行地面三維建模，有利于土地資源管理工作的開展。

4" "結束語

綜上所述，在現(xiàn)代科技持續(xù)發(fā)展的背景下，無人機航測技術也在不斷地發(fā)展。無人機航空測量技術以其高效、快速的數(shù)據(jù)處理、可控的測量范圍、低廉的成本和靈活的操作方式等優(yōu)點而得到了廣泛的應用。在礦山勘測、水污染治理、水利工程、城市規(guī)劃等工程測量中，可以彌補傳統(tǒng)測量方法的不足，促進測量技術的創(chuàng)新發(fā)展[5]。所以，在工程測量工作中，有必要加強對無人機航測技術的開發(fā)利用，并根據(jù)實測的具體狀況，對其進行科學、合理的運用，最大化發(fā)揮其價值。

參考文獻

[1] 劉曉晨．無人機航測技術在水利工程測量中的應用[J]．科技資訊，2023（10）：17-20.

[2] 華鵬軍．無人機航測技術在工程測量中的應用分析[J]．工程技術研究，2022（4）：209-211.

[3] 鄭文昭．無人機航測技術在土地整治項目工程測量中的應用分析[J]．科技資訊，2021（20）：37-39.

[4] 張冰穎．無人機航測技術在工程測量中的應用[J]．居舍，2020（36）：177-178.

[5] 胡志權．無人機航測技術在水利工程測量中的應用[J]．智能城市，2020（19）：163-164.

作者簡介：安譜陽（1991-），男，甘肅蘭州人，研究生，研究方向為工程測量、無人機低空攝影測量、三維激光雷達測量。