工程測繪中無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的運(yùn)用

宗愛華 隗合翔

北京市測繪設(shè)計(jì)研究院 北京 100038

工程測繪是工程項(xiàng)目中的一項(xiàng)重要工作，便于了解施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，做好充足準(zhǔn)備，確保工程的順利進(jìn)行。在工程測繪工作中，應(yīng)用無人機(jī)遙感測繪技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)自動化作業(yè)和智能控制，有效檢測整個(gè)工程，降低項(xiàng)目的測繪成本。在地形測繪、建筑物檢查、突發(fā)事件處理等各方面得到廣泛的應(yīng)用。為此工程項(xiàng)目需要合理應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，加強(qiáng)測繪把控，為后續(xù)施工提供一定保障。

1 無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 測繪效率高

無人機(jī)遙感測繪技術(shù)和GPS技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，可以為測繪人員提供一定的支持，減少人力操作，工作人員不需要進(jìn)入到復(fù)雜的危險(xiǎn)區(qū)域，便可獲得更高精度的數(shù)據(jù)。而且在具體工程測繪中，根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況來實(shí)時(shí)的調(diào)整無人機(jī)的飛行速度和高度，提高觀測效率，獲得更為全面準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。無人機(jī)與高精度的彩色數(shù)碼相機(jī)結(jié)合，獲取更高清的圖像，也能減少人力資源的投入，充分掌握被測區(qū)域的各項(xiàng)要素，節(jié)省測繪時(shí)間，提高測繪效率。

1.2 操作方便

隨著科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，無人機(jī)遙感測繪技術(shù)也在不斷升級，呈現(xiàn)出了自動化和智能化的特點(diǎn)。而且與GPS定位設(shè)備等組合在一起，發(fā)揮各項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢，使得測繪點(diǎn)的布置更加方便。在陡峭山體和茂密叢林中采集數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)測繪要求來設(shè)計(jì)航線，布置測繪點(diǎn)，然后應(yīng)用無人機(jī)遙感測繪技術(shù)便可進(jìn)航測繪，獲取全面數(shù)據(jù)，不會受到復(fù)雜地形的影響，操作十分方便。

1.3 監(jiān)測范圍大

無人機(jī)遙感測繪技術(shù)在工程測量中的監(jiān)測范圍更大，有著良好的監(jiān)測效率。在處理應(yīng)急事件時(shí)，如果不采取恰當(dāng)?shù)谋O(jiān)控手段，很容易錯(cuò)失處理事件的最佳時(shí)機(jī)，損失更多的經(jīng)濟(jì)效益。而應(yīng)用無人機(jī)遙感測繪技術(shù)，可以自主確定工程監(jiān)測范圍，直觀的表現(xiàn)出工程和監(jiān)測目標(biāo)地區(qū)的真實(shí)情況，收集地形資料數(shù)據(jù)借助地理信息軟件，構(gòu)建3D模型，更加直觀的展現(xiàn)監(jiān)測區(qū)域的情況，可以掌握突發(fā)性事件的預(yù)兆和發(fā)生位置，對突發(fā)事件進(jìn)行科學(xué)處理，提高監(jiān)測效率。而且無人機(jī)遙感測繪技術(shù)，可以在復(fù)雜的地理?xiàng)l件下開展作業(yè)，進(jìn)一步擴(kuò)大了監(jiān)測范圍，適用于大型工程項(xiàng)目的測量工作中。

1.4 融合性較強(qiáng)

無人機(jī)遙感技術(shù)，具有較強(qiáng)的融合性，能夠通過結(jié)合不同的測繪技術(shù)，構(gòu)建完善系統(tǒng)。技術(shù)之間相互彌補(bǔ)，相互促進(jìn)，發(fā)揮各技術(shù)的優(yōu)勢。通過無人機(jī)遙感技術(shù)，提高應(yīng)用價(jià)值，彌補(bǔ)傳統(tǒng)測繪的弊端，獲得良好的測繪效果。

2 工程測繪中無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 做好航線規(guī)劃

在工程測繪中應(yīng)用無人機(jī)遙感測繪技術(shù)，首先需要掌握工程區(qū)域的特點(diǎn)，做好航線規(guī)劃工作，才能保障社會的全面性和準(zhǔn)確性。第一，要明確工程任務(wù)所在區(qū)域的邊界，尤其是一些十分復(fù)雜的地形邊界，例如森林密集區(qū)。進(jìn)行邊界驗(yàn)證，保障能夠成功完成路線的規(guī)劃。第二，在工程測繪時(shí)要擴(kuò)大數(shù)據(jù)采集的范圍，避免圖像變量過大。因此在設(shè)計(jì)航線時(shí)，要考慮找到中心位置，將中心點(diǎn)與邊界的距離為航測半徑，在此基礎(chǔ)上擴(kuò)大10%～30%，從而保障測繪結(jié)果的精度，有效控制數(shù)據(jù)誤差。第三，要確定航測中的關(guān)鍵內(nèi)容及整合工程的各項(xiàng)資料，分析其中存在的復(fù)雜情況明確航測重點(diǎn)，并做好航測的記錄工作。

2.2 合理布控圖像控制點(diǎn)

確定好航線后，合理布控圖像控制點(diǎn)，確定控制點(diǎn)的數(shù)量。圖像控制點(diǎn)的布設(shè)要負(fù)責(zé)，容易測量，不易損壞的要求，還需要進(jìn)行合理布局，能夠監(jiān)測到被測區(qū)域的全部范圍，獲取全面信息。首先應(yīng)用RTK GPS等技術(shù)為影像控制點(diǎn)的布設(shè)提供一定幫助。對影像控制點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，然后檢查是否合理。其次，根據(jù)被測區(qū)域的實(shí)際情況來確定控制點(diǎn)的數(shù)量，一般小比例尺設(shè)置4個(gè)控制點(diǎn)就能滿足測繪需求。最后建立三維模型，輸入基準(zhǔn)坐標(biāo)。

2.3 獲取數(shù)據(jù)和影像資料

在工程測繪中應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)需要獲取數(shù)據(jù)和影像資料。該技術(shù)能夠?qū)Ω鱾€(gè)物體形成坐標(biāo)，然后進(jìn)行精確定位。為了保障影像資料科學(xué)合理更加高清，要重視各模塊科學(xué)合理的選擇。首先要注重飛行器平臺等模塊的選擇，引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備升級現(xiàn)有系統(tǒng)，保障測繪的精度。其次，合理設(shè)置航測的參數(shù)。同向飛行無人機(jī)同向復(fù)合率需超過6%型。側(cè)向飛行無人機(jī)側(cè)向復(fù)合率需超過30%。在航測過程中還需要控制好航測的高度和速度。如果在傾斜方向進(jìn)航測量飛行的高度，需要超過180m，速度維持在6～8m/s，如果在正方向進(jìn)航測量，飛行高度應(yīng)該超過80m，速度維持在6～8m/s。合理設(shè)置航測的參數(shù)，確保符合測繪需求。第三，在航攝過程中需要注意通過從多個(gè)角度進(jìn)行拍攝，獲取更為詳細(xì)的三維影像數(shù)據(jù)保障測量結(jié)果。對于獲取的各種資料要做好復(fù)核和檢測，確保數(shù)據(jù)精確，然后進(jìn)行二次飛行進(jìn)行補(bǔ)測，從而提高數(shù)據(jù)的精確度。在測繪范圍內(nèi)收集相關(guān)信息，形成影像拍攝時(shí)，可利用三維建模對拍攝畫面再次深入加工，獲取更高清的圖像信息。由于無人機(jī)體積小，安裝的數(shù)碼相機(jī)無法規(guī)范的排列，導(dǎo)致拍攝的照片有一定的圖形疊加情況，尤其是轉(zhuǎn)角或俯沖拍攝時(shí)，受到角度偏差的影響，圖像疊加問題十分嚴(yán)重。為此，要調(diào)整好變焦參數(shù)，提升相機(jī)的拍攝效果，確保獲取更加清晰全面的圖像數(shù)據(jù)。

2.4 測繪數(shù)據(jù)的收集

完成無人機(jī)測繪工作，生成工程測繪結(jié)果，做好整理工作。在整理數(shù)據(jù)時(shí)要做好數(shù)據(jù)的疊加度處理，生成該區(qū)域的完整圖像。要對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)和核對，控制坐標(biāo)點(diǎn)的誤差，確保整理后的數(shù)據(jù)具有較高的應(yīng)用價(jià)值。工程測繪結(jié)果以專用圖形顯示，例如總平面圖、功能分區(qū)圖等，利用顯示圖更加的直觀。因此在整理測繪結(jié)果時(shí)，對內(nèi)容進(jìn)行比對處理，對初始圖形內(nèi)容進(jìn)行比對后生成相應(yīng)的新圖形，可以更加直觀的了解測繪對象的變化情況。在數(shù)據(jù)收集方面，采用手動采集和自動加密數(shù)據(jù)收集兩種模式收集測繪數(shù)據(jù)。無人機(jī)遙感測繪技術(shù)涉及到的信息內(nèi)容數(shù)量雖然龐大，具備一定的實(shí)時(shí)性，可采取自動化收集，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密傳輸。自動加密是無人機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)的一種自我保護(hù)機(jī)制。傳感器接收到圖像信息后，暫存該部分信息。系統(tǒng)中包含加密設(shè)定，對于這些信息進(jìn)行加密處理，在后續(xù)調(diào)用拍攝圖像時(shí)，需要通過權(quán)限訪問加密的信息，從而保障數(shù)據(jù)的安全性。

2.5 數(shù)據(jù)信息的存儲

所有工作完成后，要存儲已排序的數(shù)據(jù)，便于后續(xù)數(shù)據(jù)信息的提取應(yīng)用。 無人機(jī)遙感測繪技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)的收集數(shù)據(jù)，做好存儲工作。在實(shí)際應(yīng)用中可以也建立完善的數(shù)據(jù)庫，以時(shí)間節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)作為分類，依據(jù)存儲測繪的數(shù)據(jù)信息。利用一些關(guān)鍵詞進(jìn)行標(biāo)記，在提取時(shí)輸入關(guān)鍵詞并可獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，為后續(xù)工作提供重要的依據(jù)。

2.6 加強(qiáng)信息樣本的處理

以往對數(shù)據(jù)信息的處理是人工處理，而隨著信息技術(shù)水平不斷提升，無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的應(yīng)用，有效解決這些問題，可以自動準(zhǔn)確的處理信息，提高數(shù)據(jù)信息的處理效率。而信息處理后，可以為工程測繪提供重視依據(jù)，保證工程順利推進(jìn)。在工程測繪工作中，借助學(xué)習(xí)樣本，綜合分析工程的質(zhì)量問題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的不足之處，做好調(diào)整工作，確保測繪數(shù)據(jù)得到合理的應(yīng)用。

2.7 實(shí)景建模

應(yīng)用無人機(jī)實(shí)景建模技術(shù)，其原理是在無人機(jī)上配備傾斜攝像機(jī)，彌補(bǔ)無人機(jī)飛行不佳狀況時(shí)的漏洞，從不同的角度采集測繪數(shù)據(jù)。無人機(jī)實(shí)景建模技術(shù)可以將空中幾何校正，三角剖分與網(wǎng)絡(luò)水平進(jìn)行比較分析，給出更加精確的坐標(biāo)信息，構(gòu)建三維模型。通過搭建實(shí)景，為工程的順利進(jìn)行提供一定的支持。

3 無人機(jī)遙感測繪技術(shù)在工程測繪中的具體應(yīng)用

3.1 地形測繪

地形測繪是工程測量工作中的重點(diǎn)內(nèi)容，在傳統(tǒng)測繪工作中需要工作人員到現(xiàn)場開展大量的測量工作，以便能夠獲得更加全面精確的進(jìn)行數(shù)據(jù)，繪制高質(zhì)量的地圖。而應(yīng)用無人機(jī)遙感測繪技術(shù)，可以省去很多傳統(tǒng)測量工作中的步驟，減少人力資源的使用。無人機(jī)遙感測繪技術(shù)操作十分方便工作人員進(jìn)行合理操作，在航線范圍內(nèi)進(jìn)行使用，輕松捕捉到地形信息和地表的各種變化情況，傳輸實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，掌握地形的具體情況，然后利用地圖的形式呈現(xiàn)出來，便于工作人員精準(zhǔn)的判斷地形，為工程的開展，做好充足準(zhǔn)備。

3.2 建筑物檢查

工程測量工作中也需要檢查測量區(qū)域的建筑物，主要是了解建筑物的坐標(biāo)，質(zhì)量情況等主要內(nèi)容，應(yīng)用無人機(jī)遙感測繪技術(shù)，精準(zhǔn)捕捉數(shù)據(jù)，拍攝高清的照片，應(yīng)用三維建模開展全面檢查，減少人力資源的投入，提高建筑物檢查的效率。

3.3 地表覆蓋狀態(tài)監(jiān)測

地表覆蓋狀態(tài)的變化會對環(huán)境和人類活動產(chǎn)生一定的影響，尤其是開展工程建設(shè)時(shí)，需要了解地表覆蓋狀態(tài)的具體情況，進(jìn)行有效規(guī)劃，做好預(yù)防工作。為此應(yīng)用無人機(jī)遙感測繪技術(shù)監(jiān)測大范圍的、復(fù)雜地形。被測區(qū)域范圍大，視野開闊，能夠展現(xiàn)良好的測量效果。但如果地形十分復(fù)雜，同時(shí)還會受到山體叢林及云層的影響，傳統(tǒng)的航空攝影測繪技術(shù)，難以達(dá)到良好的測繪效果，而應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)可以解決這一困境，不受到這些因素的影響，輕松的飛躍森林和山區(qū)記錄，被測區(qū)域的情況，掌握被測區(qū)域地表覆蓋狀態(tài)的變化，為相關(guān)工作提供重要依據(jù)。

3.4 城市規(guī)劃

在城市規(guī)劃建設(shè)方面，要掌握現(xiàn)階段城市的最新數(shù)據(jù)，開展科學(xué)規(guī)劃工作，實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展[1-4]。因此在工程測量工作中，應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)獲取所有需要的數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建三維立體模型，了解城市現(xiàn)狀，根據(jù)發(fā)展計(jì)劃制定規(guī)劃方案。首先，利用無人機(jī)遙感技術(shù)收集城市地理信息，開展多角度監(jiān)測，為城市規(guī)劃人員提供高分辨率的圖像信息，更加直觀的呈現(xiàn)地形模型。例如在測繪工作中可以進(jìn)行低空作業(yè)處理。無人機(jī)遙感技術(shù)利用電磁波的反饋機(jī)制驗(yàn)證內(nèi)部的信號，再將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的圖像，獲得更加清晰的影像。通過低空處理，可以規(guī)避，觀察視野受限這一情況，獲得更加全面的數(shù)據(jù)信息。其次，可以與信息技術(shù)進(jìn)行有效融合，便于城市規(guī)劃人員及時(shí)掌握關(guān)于城市現(xiàn)代化進(jìn)程的各類信息，開展城市規(guī)劃評價(jià)工作。最后，獲取所需的數(shù)據(jù)后，開展城市規(guī)劃方案設(shè)計(jì)工作。便于設(shè)計(jì)的方案符合城市實(shí)際情況，若存在不符內(nèi)容可結(jié)合測繪數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析，進(jìn)一步優(yōu)化方案，為城市規(guī)劃提供一定的支持。

3.5 礦山測量

在礦山測量活動中有著較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，傳統(tǒng)的測繪技術(shù)已經(jīng)不再適用，為此技術(shù)人員可借助于無人機(jī)遙感技術(shù)開展測繪工作，掌握礦山現(xiàn)狀，制定合理的開采方案，提高礦產(chǎn)資源利用率，也能有效控制開采活動對礦山環(huán)境的影響。首先礦山環(huán)境十分復(fù)雜，應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)，可以克服這些惡劣的環(huán)境，收集礦山的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，掌握全面信息后，分析礦山情況，制定合理方案，確保礦產(chǎn)資源的開發(fā)能夠順利進(jìn)行。其次，利用無人機(jī)遙感技術(shù)，做好數(shù)據(jù)監(jiān)測工作，獲取動態(tài)的數(shù)據(jù)信息，了解礦山情況和方案的實(shí)施效果，及時(shí)捕捉異常數(shù)據(jù)。最后建立生態(tài)建設(shè)保護(hù)方針，重視環(huán)保工作，將無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測中，規(guī)范施工人員的操作，杜絕違法行為，落實(shí)生態(tài)工程，有效保護(hù)環(huán)境[5-7]。

3.6 海岸地貌測量

海岸地貌測量難度比較大，在工程測量工作中應(yīng)用無人機(jī)遙感測繪技術(shù)，便于工作人員清晰掌握海岸地貌，獲取精確度更高的數(shù)值，為海岸資源開采，漁業(yè)發(fā)展等提供一定的依據(jù)。無人機(jī)可以低空飛行，也可以檢測沿海地貌的變化情況，收集全面的地理信息。首先在實(shí)際測量工作中，技術(shù)人員要根據(jù)被測區(qū)域的實(shí)際情況來設(shè)計(jì)航線。根據(jù)當(dāng)?shù)靥鞖馇闆r，控制無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用，如果遇到降雨強(qiáng)風(fēng)等天氣，應(yīng)當(dāng)立即停止測繪。其次，合理布控圖像控制點(diǎn)。若單個(gè)飛行路線可滿足測量范圍需求，可采用3～4個(gè)基線合理布設(shè)檢測站。如果單個(gè)飛行路線無法滿足測量范圍的需求，則需要了解無人機(jī)具體飛行密度進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)從而合理布控檢測站。通過合理應(yīng)用，無人機(jī)遙感技術(shù)，獲取更高精度的海岸地貌信息。在這一過程中，無人機(jī)可以低空飛行，更加的靈活，不會受到沿海地區(qū)條件的影響，高效的完成測繪任務(wù)，確保測繪的安全性。

3.7 處理突發(fā)事件

在面對泥石流、滑坡、地震等突發(fā)事件時(shí)，傳統(tǒng)的測量方法無法有效開展。應(yīng)用無人機(jī)遙感測繪技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對測量目標(biāo)的動態(tài)化監(jiān)測，能夠有效應(yīng)對惡劣的環(huán)境，規(guī)避環(huán)境中各類影響因素，捕捉到監(jiān)測目標(biāo)的信息，向控制中心傳輸動態(tài)化信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場的異常問題，做好應(yīng)對工作，災(zāi)害發(fā)生后，也能及時(shí)獲取災(zāi)區(qū)的具體影像，更好的應(yīng)對突發(fā)事件，制定救援方案[8-10]。

4 結(jié)束語

綜上所述，為了保障工程的建設(shè)質(zhì)量，需要提高對工程測繪的重視程度。在工程測量工作中合理應(yīng)用無人機(jī)遙感測繪技術(shù)，規(guī)劃合理航線設(shè)置好參數(shù)，采集數(shù)據(jù)和圖像信息進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚矸治?，做好?shù)據(jù)存儲，為后續(xù)的應(yīng)用提供一定的依據(jù)。在地形測量、建筑物檢查、地表覆蓋物變化情況，檢查中合理應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，為城市規(guī)劃礦山測量和海岸地貌測量提供技術(shù)支持，獲取高精度的數(shù)據(jù)信息，了解工程被測區(qū)域的實(shí)際情況，進(jìn)一步優(yōu)化方案，確保方案更加合理，工程建設(shè)順利進(jìn)行。