無人機航拍技術在測繪工程測量中的應用

葉昊

南寧市勘測設計院集團有限公司 廣西 南寧 530000

隨著無人機技術的快速發展，無人機航拍技術在測繪領域中的應用越來越廣泛。無人機航拍技術集成了高空拍攝、遙測技術、視頻影像微波傳輸和計算機影像信息處理等多種技術，使得其在測繪領域具有明顯的優勢。傳統的勘測流程中，測量人員需要面臨各種惡劣的自然條件進行繁瑣的測量工作，而使用無人機遙感航拍平臺則可以實現簡單設置后自動繪制地圖，精度可以達到厘米級別，大大提高了測繪的準確性和效率。因此工作人員必須加大對無人機航拍技術的研究力度，以此保障無人機航拍技術可以更好地為測繪工程提供助益。

1 無人機航拍技術概述

所謂無人機航拍技術，也可以被稱之為無人機遙感技術，其組成部分主要為無人機飛行器、遙感傳感器、通信技術等。相比較于以往所用的人工測量方式來說，無人機技術所具備的最顯著特點就是可以節約大量的人力資源[1]。與過去所應用的大型飛行器安裝于裝備上的制圖作業相對比來看，小規模飛行器的操作流程更加便利高效，對于操作方面的要求也并不嚴格。在應用大型飛機的過程中，需要向相關部門批報，還需要進行審核，整個過程是十分繁瑣復雜的。而無人機因為體積相對來說比較小，攜帶方便，因此可以節約大量的測量成本，尤其是在一部分地形較為復雜的區域中也可以靈活飛行，完成很多大規模飛機無法進行的測繪作業。

現階段，無人機航拍技術已經在地質測繪工作之中得到了大范圍應用，主要涵蓋了以下幾種情況：如專門地圖的繪制作業。在展開地圖繪制作業的前期階段，工作人員應該對目標區域展開航拍測量，以此幫助工作人員得到必備的數據與信息。還有一部分大規模橋梁、公路工程的建設工作，在正式進行前期也應該進行地形測繪。還有礦山、鄉村的建設工作，都需要航空測量。隨著我國旅游產業的高速發展與進步，無人機技術在測繪工作中的應用將會發揮出更加顯著的價值，從而促使各個行業順利發展。

2 無人機航拍技術優勢

隨著科技的發展和進步，無人機技術在各個領域中的應用越來越廣泛。其中，無人機航拍技術在測繪工程測量中的應用也越來越受到關注。傳統的測繪工程測量方法需要人工進行測量，費時費力，而且受到地形、環境等因素的限制，難以獲得準確的數據。而無人機航拍技術可以快速、高效地獲取大面積的地表信息，為測繪工程測量提供更為精準的數據支持。

無人機航拍技術的應用可以提高測繪工程測量的效率和精度，為工程項目的規劃、設計和施工提供更為準確的數據支持。無人機航拍技術可以獲取高分辨率的影像數據，幫助工程師發現地表特征、地形變化等問題，減少人工測量的工作量和誤差。同時，無人機航拍技術還可以應用于三維建模、環境監測、土地利用規劃等領域，為相關領域的研究和應用提供數據支持。無人機航拍技術在測繪工程測量中的應用具有重要的意義，可以提高測量的效率和精度，為工程項目的規劃、設計和施工提供更為準確的數據支持，同時也可以應用于其他相關領域，為相關領域的研究和應用提供數據支持。

3 無人機航拍測量測繪系統構成

3.1 軟件系統

首先為航線軟件，該軟件在一定程度上影響并操控著無人機的行進方向以及精密性，在數據資料收集的過程中也有著積極效用。經由無人機的航線軟件，可以更好地規劃并設定出測繪工作開展范圍、地形情況與精度，依據重疊度、行高信息、地面分辨率等計算出無人機行進基線的長度以及曝光點等數據，借助這些資料數據可以為后續處理工作的進行提供有效參考依據。其次為數據信息接收以及處理軟件。當無人機收集到相應的資料數據以后，借助這一軟件可以將其轉化成為相應的數據格式并存儲至信息庫中，經由計算機處理過后獲取最終的成果。這一軟件是無人機系統開展測量作業的重點與關鍵，直接影響著圖像處理工作的最終質量。因此，必須保障其精準性與高效性。無人機在拍攝地面影像資料時，將會受到多個方面因素的干擾與影響，為了確保測繪質量，通常需要對初始拍攝圖像預處理，如圖像增強以及圖像校對。

3.2 硬件系統

首先為機載系統，在航拍測繪工作開展進程中，融合了航空技術、遙感技術以及定位技術等，無人機所具備的功能主要為搭載測量系統的平臺，屬于整個機載系統的基礎。在進行測量作業的進程中，借助航線軟件規劃無人機行進路線，將無人機的飛行情況、飛行高度數據、氣象等多種資料輸送至監控系統之中，以此促使工作人員可以實時性掌握無人機的飛行軌跡與周邊環境實際情況。其次為地面監控系統，通過筆者多年工作經驗發現，監控系統在飛行平臺的運行進程之中發揮著十分關鍵的價值效用，其中涵蓋了電臺、電子通信與其他設備。在無人機飛行運轉的過程中，將收集得到的信息傳輸給監控系統，將無人機所處位置、飛行線路等多種資料展示于監控設備上，這樣一來就可以讓工作人員精準操控無人機[2]。

圖1 無人機系統構成

4 無人機航拍技術在測繪工程測量中應用

4.1 設計航線與測量范圍

通常來說，大部分無人機在進行飛行作業時，時間都不會大于一個小時，并且還應該為無人機預留出充分的起飛以及降落的時間，這就使得無人機在拍攝過程中時間比較緊，一般情況下航拍時間不會大于五十分鐘。因此，工作人員必須結合實際情況，控制好飛行與拍攝的時長，避免無人機因為能源消耗殆盡而產生墜機問題。同時為了確保拍攝作業的高質高效并將拍攝時長控制于五十分鐘內，那么應該科學有效地設計航線。筆者通過多年工作經驗發現，在一個規劃好的大范圍中，應該應用分步測量的方式，最好是一個航程中就完成相應的拍攝任務，這樣才可以為后續的航拍工作預留出充足的時間。在拍攝作業開展進程中，應該結合特定的航拍范圍來確定路線，規避因為反復拍攝而降低工作質量、耗費時間資源。

4.2 在測量范圍中規劃控制網

在展開航拍作業前期，工作人員應該預先對特定的地區環境定位處理，這樣一來才可以更好地保障整個拍攝工作的進行更加順利，拍攝質量得以提高。在進行拍攝點規劃布置的進程中，工作人員應該依據相應的拍攝環境科學調整，以此降低對環境造成的不良影響，切實保障數據信息處理系統對傳輸得到的資料有更加精準地分析。并且，工作人員還應該創設區域控制網，以此提升測量測繪工作精密性，并與實際的測量面積之間構建出相關的控制網，之后在進行控制的區域環境中設置有效的GPS參考點，應用專業性較強的坐標信息來表述展示，這樣可以為后期階段的信息處理提供便捷。航拍線路的設計與計算是十分必要的，如若沒有進行有效的規劃設計，那么將會降低測量測繪工作的進行質量。

4.3 信息處理

無人機技術具有較強的靈活性與精準性優勢，工作者在展開勘探工作并對信息資料處理時，應該全面發揮出航拍技術的價值功能，同時配合應用高度匹配計算設施，借助DSM來對信息資料自動化提取，再對重疊影像合理處理，最終實現三維立體地表的渲染目標。在此進程中，工作者應該保障信息的精準度，同時將測量的信息比對研究，在此基礎上合理修正。

在得到了航拍的圖像信息以后，工作人員必須應該對資料數據展開合理整理與歸納，并對測量范圍中的圖像信息詳細分析。一般來說，初始圖像在尺度方面會具有一定的偏差問題，工作人員在進行信息處理的進程中應該對圖像的尺度科學調控，并且還應該對DEM數據合理匹配。航拍獲取的圖像一般來說具有失真情況，要想處理這一問題，就應該對主點坐標進行控制，并對圖像資料中的對稱以及非對稱失真參數指標進行調整。工作者還應該依據資料信息比對成果，對DEM展開正射投影分析，再應用PIXELGRID軟件來對DEM資料科學比對探索，有效強化對飛行姿態的全面監督與檢測，促使其處于平整穩定的狀態。工作人員還應該做好對飛行姿態的有效監控，保障其始終處于穩定，這樣才能使得航空攝影器材拍攝得到的影像清楚明確、數據信息精準。在無人機起飛、飛行以及下降進程中，工作者應該尤其重視無人機情況，避免地形因素、風向因素等對無人機造成不良干擾，避免無人機質量受損。

4.4 測繪數字地圖

工作者需要對傳輸得到的攝影相片二次加工處理，處理工作涵蓋信息分析以及三維建模，借助三角測量功能打造立體模型，導入相關的資料數據，得到核線照片，工作人員再對照片展開有效的編輯處理。與特定的比例相互結合，來比對并確定最終的成果。為了提升精準性，工作人員還應該對數字地圖之中的一部分細節之處進行驗證，如放大標識檢查等，這樣才可以在后續工作檢驗進程中得到更加精準詳盡的數據信息，并生成數字地圖[3]。

4.5 外業航攝應用

工作人員在確定好拍攝環境范圍的控制網絡以后，就需要讓無人機順著設計好的路線行進并展開拍攝，并應用航拍技術來展開現場拍攝工作。在進行相關操作之前，工作人員必須對拍攝環境的實際情況與條件全面分析，還應該重點研究測繪范圍中的地形條件與特點，以此來將特定的測繪條件為根據進行設計，不但應該對實際的測繪范圍有效掌握。還應該對測繪地形、風向等多個條件進行考慮，精準地標識出無人機起飛的部位與下降的部位，對航空拍攝路線與各項指標信息科學規劃。在做好充分準備以后，工作人員即可進行航攝工作，并依據設計好的計劃進行外景拍攝。在此進程中，工作者應該嚴格控制好飛行圖像的重疊性，不論是正方向或者是側方向，都應該保障達到80%以上的重疊性，這樣才可以使得無人機所拍攝出的圖像信息可以符合測繪作業特殊性要求[4]。

在進行外業航空拍攝作業的進程中，工作人員首先應該對無人機合理處理，工作者需要依次安裝機身構件以及航攝所用彈射架，安裝工作進行完成以后設定指標數據，錄入無人機飛行的相關信息，之后就可以啟動無人機，順著預期設定好的路線飛行并拍攝。其次，在進行航空拍攝的進程中，會產生較多的資料數據，如若要想將這些信息快速有效地傳輸出去，那么就應該設置相應的信息輸送系統，該系統可以及時掌握無人機的飛行位置，并且工作者也可以借助這一系統來更好地控制無人機，經由此系統來傳輸信息資料。無人機巡航模式是依據預設好的線路與參數指標來進行飛行拍攝，需要工作者隨時觀察并分析周邊環境實際情況與無人機的運行狀態，如若產生異常事故問題，應該馬上進行應對。最后，在完成航空拍攝任務以后，無人機可以在著陸點自動下降，在著陸進程中應該觀察該環境范圍的情況，如若降落點突然發生干擾，那么應該合理調控，如若沒有異常事故問題，那么可以正常進行著陸。等待無人機降落以后，工作人員還應該對其展開全面檢查，以此保障其處于完善狀態。

5 無人機航拍技術改進措施

隨著當今時代我國航拍技術的持續進步與優化，無人機自身所具有的缺陷之處已經顯著減少[5]。雖然為順利完成航拍工作提供了有效保障，但是依舊需要在平時強化對無人機航拍的技能練習。在沒有進行航拍作業的進程中，工作人員必須全面掌握整個無人機設備的構成部分、無人機基礎操控方式與無人機飛行過程中需要注意的事項，在平時練習的過程中也應該盡可量多地應用姿態模式，降低對GPS技術、智能飛行模式的依賴，并多應用手動操作方式，提升工作人員操控水平，保障處于復雜地形環境中依舊可以正常升降設備并展開拍攝作業，加長無人機應用壽命。

6 結束語

綜上所述，以往所用的測繪技術無法有效滿足現階段測繪工作的標準與要求，而無人機航拍技術的誕生與應用，在一定程度上推動了測繪工程測量工作的發展與進步。測繪工作的精密性將會對后續工程的開展以及工程整體質量造成帶來較大影響。應用航拍技術可以更好地提升測繪整體質量與整體水平，保障現階段測繪工作開展水平，相關工作人員也應該加大對無人機航拍技術的研究力度，以此促使無人機航拍技術可以更好地發揮出相應的價值效用。