工程測繪中無人機遙感測繪技術的應用研究

摘要：隨著科技的飛速發展，無人機技術已經逐漸滲透到各個行業領域，成為現代科技進步的一個重要標志。在工程測繪領域，傳統的測繪方法往往耗時耗力，且存在一定的安全風險。而無人機遙感測繪技術的出現，為工程測繪帶來了革命性的變革。因此，旨在深入研究工程測繪中無人機遙感測繪技術的應用，探討其面臨的困境與挑戰，并提出相應的發展策略和建議。

關鍵詞：工程測繪無人機遙感測繪技術數據獲取數字高程模型

ResearchontheApplicationofUAVRemote-SensingSurveyingandMappingTechnologyinEngineeringSurveyingandMapping

YAOXianrui

HebeiPuguanGeographicInformationTechnologyCo.，Ltd.，Langfang，HebeiProvince，065201China

Abstract：Withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology，UAVtechnologyhasgraduallypenetratedintovariousindustriesandbecomeanimportantsymbolofmodernscientificandtechnologicalprogress.Inthefieldofengineeringsurveyingandmapping，traditionalsurveyingandmappingmethodsareoftentime-consumingandlabor-consumingandhavecertainsecurityrisks.TheemergenceofUAVremote-sensingsurveyingandmappingtechnologyhasbroughtrevolutionarychangestoengineeringsurveyingandmapping.Therefore，thispaperaimstodeeplystudytheapplicationofUAVremote-sensingsurveyingandmappingtechnologyinengineeringsurveyingandmapping，discussthedifficultiesandchallengesitfaces，andputforwardcorrespondingdevelopmentstrategiesandsuggestions.

KeyWords：Engineeringsurveyingandmapping;UAVremote-sensingsurveyingandmappingtechnology;Dataacquisition;Digitalelevationmodel

無人機遙感測繪技術以其高效、靈活、安全的特點，在工程測繪中發揮著越來越重要的作用。它不僅能夠快速獲取大范圍的地理信息數據，還能夠通過高精度的遙感傳感器獲取高質量的影像資料，為工程設計和施工提供準確可靠的數據支持。然而，無人機遙感測繪技術在應用過程中也面臨著一些挑戰和困境。例如：無人機平臺的穩定性、續航時間、載荷能力等問題，以及數據處理過程中的融合處理難題等，這些問題的存在，一定程度上限制了無人機遙感測繪技術在工程測繪中的廣泛應用和深入發展[1]。

1工程測繪中無人機遙感測繪技術的應用流程

1.1數據獲取

數據獲取是無人機遙感測繪技術在工程測繪中的首要環節，其重要性不言而喻。在這一階段，任務規劃顯得尤為重要。技術人員需要根據工程需求，綜合考慮比例尺、最終產品形式、地面分辨率（GroundSampleDistance，GSD）等因素，精心規劃無人機的飛行路線、高度、速度等參數，這些參數的設定直接關系到后續數據的質量和精度。在飛行前檢查環節，技術人員需要對無人機的各項設備進行仔細檢查，包括地面監控站、飛行平臺、傳感器、發動機、電池與燃油等。只有確保這些設備都處于正常工作狀態，才能保證無人機能夠順利完成任務。此外，地面控制點的設置和測量也是數據獲取階段的關鍵步驟。地面控制點的選擇需要充分考慮測區地形條件和影像圖精度要求，以確?？杖郎y量的精度。在航空攝影環節，無人機將搭載相機根據預設的拍攝點進行自動拍攝，這一過程需要確保無人機能夠準確到達拍攝點，并自動開始拍攝。同時，銷售點終端（PointofSales，POS）系統將對拍攝過程中無人機的實際姿態參數進行記錄，為后續數據處理提供重要依據。待無人機完成飛行任務返回地面后，技術人員還需要對獲取的數據進行質量檢查，包括航線質量、航飛質量、影像質量等方面。只有確保數據質量符合要求，才能進行后續的數據處理和分析[2]。

1.2數據處理

數據處理是無人機遙感測繪技術在工程測繪中的核心環節，其過程復雜且繁瑣。數據預處理是數據處理的第一步，主要包括對POS數據和航帶的整理、像片畸變的修正以及像片的勻光勻色等，這些處理能夠有效提高數據的質量和精度，為后續的空三測量和DEM（DigitalElevationModel）、DOM（DigitalOrthoMap）生成打下堅實基礎?？杖郎y量是數據處理中的關鍵環節，其核心思想是通過對外業測量相關控制點的合理設置，利用數學模型和平差解算的方法確定航測數據處理過程中必需的所有控制點，這一過程需要技術人員具備扎實的理論知識和豐富的實踐經驗，才能確保測量結果的準確性和可靠性。在空三加密過程中，相對定向和絕對定向是兩個重要的步驟。相對定向是將每個影像都納入自由坐標系當中實施自由網平差；而絕對定向則是將相對定向結果及時轉換至大地坐標系當中，這兩個步驟的順利完成對于確?？杖郎y量的精度至關重要。生成DEM和DOM是數據處理的重要成果之一。DEM即數字高程模型，能夠反映測區范圍內的地形起伏情況；而DOM即數字正射影像圖，則是利用DEM對原始影像進行糾正后得到的正射影像圖，這兩類成果在工程測繪中具有廣泛的應用價值，能夠為土地測繪、城市規劃、環境監測等領域提供有力支持。在生成DEM和DOM后，技術人員還需要進行質量檢查，確保成果符合精度要求。通過這些處理步驟，技術人員可以獲得密度更高、精度更好的點云數據和數字表面模型（DigitalSurfaceModel，DSM）[3]。

2工程測繪中無人機遙感測繪技術的應用

2.1精準獲取測繪影像數據

在工程測繪中，獲取精準、實時的影像數據是至關重要的。傳統的測繪方法往往需要大量的人力、物力和時間成本，而且在一些復雜的環境中難以獲取全方位、準確的數據。而無人機遙感測繪技術則能夠很好地解決這些問題。無人機遙感測繪技術通過搭載高分辨率的相機和傳感器，能夠在短時間內獲取大量的影像數據。同時，借助先進的飛行控制系統和導航技術，無人機能夠實現精準的定位和飛行軌跡規劃，確保獲取的影像數據具有高精度和高分辨率。此外，無人機遙感測繪技術還能夠實時傳輸數據，使得測繪人員能夠及時了解現場情況，提高測繪效率和精度。在實際應用中，無人機遙感測繪技術在獲取測繪影像數據方面已經取得了顯著的效果。例如：在土地測繪中，無人機遙感測繪技術能夠獲取高分辨率的土地利用現狀圖，為土地規劃和管理提供有力的數據支持。在城市規劃中，無人機遙感測繪技術能夠獲取城市的三維模型，為城市規劃提供更加直觀、準確的數據[4]。

2.2惡劣復雜環境中的應用

在工程測繪中，常常會遇到一些惡劣的復雜環境，如高山、峽谷、沼澤等，這些環境對于傳統的測繪方法來說具有很大的挑戰性，而無人機遙感測繪技術則能夠很好地適應這些環境。無人機具有輕便、靈活的特點，能夠在復雜的環境中自由飛行。同時，無人機遙感測繪技術不需要直接接觸目標對象，所以，能夠避免一些危險和風險。此外，無人機遙感測繪技術還能夠穿透云層、天氣等因素的限制，獲取更加全面、準確的數據。在實際應用中，無人機遙感測繪技術已經在一些惡劣的復雜環境中得到了廣泛應用。例如：在礦山地質勘測中，無人機遙感測繪技術能夠獲取礦山的地形地貌、礦體分布等數據，為礦山的開采和設計提供有力的數據支持。在災害監測中，無人機遙感測繪技術能夠實時監測災害現場的情況，為災害救援提供及時、準確的信息。

2.3低空作業過程中的應用

在工程測繪中，低空作業是一種常見的作業方式。傳統的低空作業方法往往需要借助飛機或直升機等設備，成本較高且存在一定的風險。而無人機遙感測繪技術則能夠很好地替代傳統的低空作業方法。無人機具有輕便、靈活的特點，能夠在低空環境中自由飛行。同時，無人機遙感測繪技術能夠獲取高分辨率的影像數據，滿足低空作業的需求。此外，無人機遙感測繪技術還能夠實現實時傳輸數據，提高作業效率和精度。在實際應用中，無人機遙感測繪技術已經在低空作業中得到了廣泛應用。例如：在電力線路巡檢中，無人機遙感測繪技術能夠實時監測電力線路的情況，及時發現并處理潛在的安全隱患。在農業植保中，無人機遙感測繪技術能夠實現精準施藥，提高農業生產效率和質量。農業無人機在低空作業中的農藥噴灑應用展現出了高效、精準、環保等優勢，所有作業高度下的飛行速度均為5m/s，這表明無人機在不同高度下都能保持恒定的速度，有助于實現均勻噴灑（如表1所示）。

2.4特殊目標獲取中的應用

在工程測繪中，有時需要獲取一些特殊目標的數據，如高層建筑、橋梁、隧道等，這些目標往往具有復雜的結構和特殊的環境，傳統的測繪方法難以獲取準確的數據。而無人機遙感測繪技術則能夠很好地解決這些問題。無人機遙感測繪技術能夠通過搭載高分辨率的相機和傳感器，獲取特殊目標的詳細數據和影像資料。同時，借助先進的飛行控制系統和導航技術，無人機能夠實現精準定位和飛行軌跡規劃，確保獲取的數據具有高精度和高分辨率。此外，無人機遙感測繪技術還能夠實時傳輸數據，使得測繪人員能夠及時了解現場情況，提高測繪效率和精度。在實際應用中，無人機遙感測繪技術已經在特殊目標獲取中得到了廣泛應用。例如：在建筑物測繪中，無人機遙感測繪技術能夠獲取建筑物的高精度三維模型，為建筑物的設計、施工和管理提供有力的數據支持。在橋梁檢測中，無人機遙感測繪技術能夠實時監測橋梁的結構和狀態，及時發現并處理潛在的安全隱患[5]。

3工程測繪中無人機遙感測繪技術的應用困境與發展展望

3.1無人機遙感測繪技術的應用困境

3.1.1無人機平臺穩定性不足

無人機在執行遙感測繪任務時，需要保持高度穩定以獲取清晰的影像數據。然而，由于飛行環境的復雜性，如風力、氣流干擾等，無人機平臺常常面臨穩定性不足的問題，這種不穩定性不僅會影響數據的采集質量，還可能導致無人機失控，從而引發安全事故。

3.1.2載荷能力限制

無人機的載荷能力是指其能夠攜帶的傳感器、相機等設備的總重量。由于技術和設計上的限制，無人機的載荷能力往往較為有限，這意味著在執行復雜的遙感測繪任務時，無人機無法攜帶所需的全部設備，從而限制了其應用范圍和數據采集的完整性。

3.2無人機遙感測繪技術的發展展望

3.2.1多無人機組網合作

為了提高遙感測繪的效率和可靠性，未來可以考慮將多個無人機進行組網合作。通過協同規劃和智能控制，多個無人機可以同時執行任務，共享數據和資源，從而大大提高作業效率和數據質量。此外，多無人機組網還可以降低單架無人機在復雜環境下的風險，提高整體系統的魯棒性和安全性。

3.2.2智能控制與容錯體系

未來的無人機遙感測繪系統將更加注重智能化和自主化。通過引入先進的智能控制算法和容錯機制，無人機可以更加自主地執行任務，減少人工干預的需求。同時，構建可替換的平臺、載荷和組合工作流將使得系統更加靈活和可擴展。當某個部分出現故障時，系統可以自動切換到備用方案，確保任務的順利進行。

4結語

綜上所述，雖然無人機遙感測繪技術在工程測繪領域的應用面臨穩定性、續航時間、載荷能力以及數據融合處理等挑戰，但隨著科技的進步和創新，這些困境將逐步得到解決。多無人機組網合作、智能控制與容錯體系、數據融合與處理技術提升以及標準化與統一化等發展方向，為無人機遙感測繪技術的未來描繪了充滿希望的藍圖。未來這一技術將能夠更好地服務于工程測繪行業，為社會的建設和發展貢獻更大的力量。

參考文獻

[1]秦聰.基于無人機遙感技術的工程測繪應用方法[J].電氣自動化，2022，44（4）：77-79，83.

[2]錢建國，宋江，周佳慧，等.無人機航拍的輸電線路弧垂測量研究[J].測繪科學，2023，48（6）：189-197.

[3]任東風，姚領，周繼.以產出為導向的"無人機測繪"課程教學改革[J].測繪工程，2023，32（5）：68-73.

[4]徐渝杰，舒向陽，陶敏，等.基于無人機和機器學習的川西北修復沙地植被信息提取[J/OL].四川農業大學學報：1-14[2024-01-17].https：//doi.org/10.16036/j.issn.1000-2650.202308287.

[5]曾江超，黃風華，李秉政，等.結合機器學習與高光譜遙感的城市內河水質反演[J/OL].福州大學學報（自然科學版）：1-8[2024-01-17].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/35.1337.n.20240110.0937.002.html.