無人機航拍技術在測繪工程測量中的應用

摘"要：在測繪工程中由于受到地理條件、環境等諸多因素的影響，測量難度較大，危險系數較高，而要獲得更加準確的測量數據就需要技術的支持。無人機航拍技術匯集了多種技術手段的優勢，不僅可以快速收集、傳送、處理多樣化的工程測量信息及數據，而且能夠借助測量軟件將這些信息以圖文結合的形式呈現，以便于測繪人員更好地分析。本文在對無人機航拍技術原理及系統組成進行簡單分析的基礎之上，重點從制圖范圍、航路、攝影點及分區控制網布設、數據處理、電子制圖等方面闡述了此技術在測繪工程測量中應用的要點，并梳理了無人機航拍技術未來應用的前景。

關鍵詞：無人機航拍技術；測繪工程；測量應用文章編號：2095-4085（2024）07-0061-03

0"引言

測繪工程涉及領域較廣，而且對于數據信息的準確性要求較高，所以在測繪工程測量環節往往會采用一些先進的技術手段，以提高測量的精準性［1］。無人機航拍技術是信息化時代發展背景下產生的新型手段，將其應用于測繪工程測量中，不但可以幫助測量人員獲取更加可靠的數據，而且促進了測量水平的提高，保證了后續工作能夠有序開展?；诖耍疚闹攸c針對測繪工程測量中無人機航拍技術的應用進行了深入分析，明確要點，研究應用前景與趨勢，旨在為無人機航拍技術應用范圍的拓展以及水平的提升提供可以用來參考的建議與方法。

1"無人機航拍技術原理及系統組成

1.1"原理

航拍系統與操作機構是此技術的兩大重要組成部分，航拍系統中主要包括飛行器、導航系統、動力設備、攝像機等。在測量的時候，以飛行器為重要的載體，選擇GNSS導航、MU定姿模塊。使用的數字相機分辨率也非常高，特別是在高空作業的情況下，可以全面拍攝地面上的所有事物，獲取的圖像很清晰。然后通過計算機軟件分析及處理這些圖像資源，以滿足測繪工程測量需求［2］。測量全過程中，無人機航拍技術基于測量與分析原理，構建了航測系統，保證了在測量環節以及分析過程中能夠獲取更加準確的數據信息。和傳統航測技術不同的是，此技術測量效率較高，飛行成本低。

1.2"系統組成

1.2.1"遙感信息采集系統

此系統中遙感平臺是重要組成部分，主要借助無人機、航空數碼攝像機完成信息采集任務。此平臺測量工作的完成運用的技術手段是IMU、GPS；無人機航拍時飛行控制系統采用導航定位的形式獲取信息，在此基礎之上，明確加速度計、陀螺裝置位置以后，根據流程，結合具體要求數字化監督控制無人機的運行，保證了工作任務的高效執行以及信息測量的準確性；地面監控系統組成部分包括供電系統、監控軟件、全向天線、計算機等，可在機載飛控系統與數據鏈連接的過程中高效傳送航拍信息。

1.2.2"遙感信息處理系統

此系統中圖像處理單元是重要組成部分，其最大的特點是可以處理及整合各種圖像、流程標準以及檢測到的多種關鍵數據。在攝取影像以及處理信息環節，此功能結構單元會合理設置影像內定向、連接點、量測像控點，并進行細致分析與計算，以保證三維模型的構建以及后續測量應用更加科學合理；三維模型用來處理測繪信息及數據，獲取的數據結果會輸入至模型中，構建三維虛擬化、可視化的圖形；空中三角測量系統整合與規劃了各種航帶列表，明確了相互間的關系，以便于航拍操作有序進行。

2"無人機航拍技術在測繪工程測量中的應用要點

2.1"制圖范圍和航路

當前測繪工程測量時使用的無人機往往航程很短，排除起飛與降落時間以外，通常情況下僅有30min，主要是為了避免因能量不足導致無人機墜落事故的發生。要想解決此問題，需要準確劃分拍攝范圍，進而保證拍攝時間、架次、路線的合理化。針對測量范圍較大的地域會劃分不同的步驟，每一步的航拍操作盡量一次完成，以免影響后續工作的開展。除此之外，拍攝時主要通過航拍范圍來明確路徑，最大限度降低重復拍攝問題的發生，以免影響工作效率，無形之中浪費時間。

2.2"航空攝影點及分區控制網的布設

航拍前要明確定位區域，使整個拍攝過程合理且標準。布置拍攝點要結合環境，可根據實際情況進行優化與調整，避免影響環境，以確保信息處理系統準確分析傳送的多種數據［3］。另外為實現測量與測繪工作精準度的提高，要在綜合考慮實測面積的基礎上構建區域控制網，在特定控制區域科學設置GPS參考點。表達這些參考點的時候可以采用專業化的坐標信息，以方便后期分析與處理。計算線路與設定坐標也是其中的重點環節，如果設定不準確，會對測量及測繪工作進度帶來較大影響。

2.3"數據處理

無人機航拍技術靈活性、準確性特點明顯，勘測及處理數據的時候強大的功能性優勢會更加突出。其可借助匹配度較高的計算工具，運用DSM自動提取數據，處理疊加效應，渲染三維地表［4］。整個過程數據準確性能得到保證，可對照與修正測試結果及原始數據。測繪工程測量環節可以使用的無人機航測系統很多，并且皆可滿足我國測繪工程測量工作的需求。無人機運行可結合實情，整理與分析大量數據，在技術的支持下完成影像點拍攝與處理，以便于工作人員對項目特征充分了解，進而確保項目施工質量的提高。校正圖像是測量資料處理的關鍵，受到相機特性的局限，鏡頭邊緣會導致圖像失真。因此，在圖像數據格式與糾錯時要根據攝像機型號使用專業處理軟件。航空數據需要完成三次加密操作，常用軟件為空三加密，處理流程進行壓制，新項目以后會將數據導入，自動生成航線，緊接著處理與分析圖像。重點提取以及刺點測量以后完成評估操作，構建數據模型。數據結算環節工作人員在新項目后增設一個控制點，進而處理數據，最后處理的是那些已完成的數據信息。求解時測量資料保存到相應軟件中，構建三維坐標系統，要保證測量資料和定位定向系統資料有著較高的匹配度，然后運用計算機進行數據計算。在控制點編輯器內存儲了大量版面資料以及檔案資料，并且需由工作人員標注好空域。為確?？刂凭扰c測量需求相符，處理數據以后還要再次檢測。在此基礎上，還需結合測繪工程具體要求，檢測以及有效評價其精度。評價精度的時候通常情況下會運用以下兩種方法：一是成果精度評價法。此方法多用于那些未達到精度要求的成圖，通過手工抽檢的形式進行評估；二是模型精度評價方法。此方法重點在于和實際資料進行高效對比，將二者間關系清晰地呈現，若檢測以后的結果和現場實際資料出現明顯偏差，則需要明確偏差是不是在測繪工程計量允許的范圍之內。

2.4"電子制圖

無人機航拍后，測繪人員需對攝影圖像進行二次處理，結合三維測量系統實現圖像3D化，并與相關資料融合，生成高清核線照片，隨后進行照片剪輯。對比規定比率后明確結果，關鍵在于復核數字地圖的細節，如放大標記進行校驗，以確保后續檢測工作所獲信息的高準確性，隨后進行數字地圖的制作。當前地質工程測量以及測繪過程中常用的技術及設備便是無人機，以下重點針對如何進行電子制圖詳細闡述：在繪制一些專用地圖前，先采用航拍的形式完成目標區域的測量，以便于工作人員能夠獲取所需的圖像以及數據信息，特別是針對規模及施工難度較大的橋梁、公路、鐵路項目，在修建這些項目之前測繪地形是必不可少的內容；除此之外還包含一些礦山、城市、油田等，地理環境中存在諸多不確定性因素，再加之測量的范圍較大，航空攝影便成為了主要的測量手段。當前，我國旅游業迅猛發展，眾多旅游景區坐落于崇山峻嶺之中。在此背景下，無人機航拍技術展現出了巨大潛力，尤其在測量與測繪工作中，其優勢尤為顯著。

3"無人機航拍技術在測繪工程測量中的應用前景

3.1"應用范圍越來越廣

無人機技術逐漸成熟，與其相關的航拍測繪技術也隨之得到了較好的發展，突破了很多技術難關。無人機航拍技術借助不同類型的測繪設備以及傳感器，可精準采集地表數據。無論是在農業中，還是在建筑施工環節以及環境監測過程中，無人機航拍技術得到了廣泛應用，有著較好的發展前景［5］。

（1）在農業領域無人機航拍技術應用過程中，可通過無人機紅外相機監測農田種植的各種植被，分析這些數據，明確植物生長情況，了解是否需要施肥、灌溉，這將在很大程度上推進農業精準化、精細化管理。除此之外，此技術能夠分析農田土壤、地質災害等數據，在保證了農田資源產量的同時，利用率也相應提高。

（2）城市規劃、建筑工程施工中，無人機航拍技術也會得到大范圍的應用。傳統城市規劃與土地測繪耗費大量人力、物力、時間與精力。而無人機航拍測繪則能在短時間內高效收集區域地貌信息、建筑整體數據，為城市規劃與建筑設計提供更為精準的數據支持。特別是在一些規模較大的建筑施工項目中，無人機航拍技術一方面可以巡查及監測施工現場的具體情況，在促進施工效率的同時，可確保施工更加安全；另一方面有利于問題及早發現、及早處理。

（3）環境監測以及資源的調查環節，無人機航拍技術同樣也能夠發揮較大的作用。通過將氣象和環境傳感器集成于無人機，便可對大氣污染、水質情況、土壤污染等各項指標實時監測，進而做出相應的評估；在資源調查環節，無人機航拍技術的應用既能收集到不同的地質、水質、林業數據，又可以依據這此數據評估資源規模以及分布情況?？傮w而言，無人機航拍技術在測量領域的應用前景廣闊，其應用范圍隨著創新也會不斷拓展，進而為測量工作帶來更多便利。

3.2"系統變得穩定，設備也在不斷完善

無人機航拍時極易受空氣流動、阻力等多種因素的影響，拍攝的圖像穩定性難以得到保證。為此，隨著此技術的持續進步與發展，航拍攝影將迎來顯著改進。特別是陀螺儀穩定系統的應用，將極大提升圖像的清晰度和穩定性。此設備不僅可以獲取到動態物體具體位置，而且穩定性強，不會因氣流的流動導致鏡頭抖動等問題的發生。此外，測量人員可通過地面遙控精準控制鏡頭拍攝，顯著降低了操作危險。該設備憑借出色的安全性和穩定性，可確保在測繪工程測量中無人機航拍圖像更為清晰。

3.3"航拍無人機逐漸趨于高清化

當前無人機航拍時，主要負責記錄的設備有高清攝像機、單反相機。在技術手段快速更新與創新的今天，測繪工程測量中對影像的要求越來越高。高清單反相機最大的優勢便是較高的分辨率，操作與使用較為簡單便利，后期制作時調色靈活。所以，無人機航拍中高清化也將成為未來測量應用的必然趨勢。

3.4"新型航拍技術的出現

無人機航拍技術主要運用的是無線電遙感控制器、設備、機載計算機系統。通過這些裝置對無人飛行器進行操控，整體框架非常簡單，成本較低，能夠完成一些難度較大的測繪工作。無人機使航拍攝影操作更加方便，遙感平臺在轉場時的優勢會更加突出，特別是在起降時不會受到空間、場地的約束，隨時起飛與降落，既穩定又安全，還易于轉場操作。

3.5"加快高空長航時無人機的研發

當前使用的無人機航拍技術還無法實現長時間的航拍任務，所以在未來無人機發展逐漸成熟的背景下，高空長航時無人機將有著較好的發展前景［6］。此類型的無人機不但能夠平穩的在高空中運行，而且可以實現長時間的監測任務。太陽能供電便成為了維持高空長航時的重點，再加之高效能源利用率的提高以及輕量化材料的大范圍使用，無人機飛行時間達到數天，甚至數周將成為可能。

4"結語

現代信息技術的快速發展，多樣化技術手段逐漸融合，在促進優勢互補的同時被廣泛應用到各個領域。無人機航拍技術便是其中具有代表性的新型高科技之一，其最大的特點便是集聚了不同技術的優勢，能夠完成很多高難度的測繪工作。特別是在一些環境復雜的測繪工程測量工作中，無人機航拍技術發揮了極其重要的作用，有著較好的應用前景。不僅應用的范圍會逐漸變得更加廣闊，而且技術手段在趨于完善的基礎之上，不斷攻克難關，獲取的圖像清晰度更高，航拍時間更長，實踐應用價值也會越來越高，從而會為測繪工程測量工作質量的提升奠定良好的基礎。

參考文獻：

［1］馬小東.無人機航測技術在道路測量中的應用［J］.測繪與空間地理信息，2023，46（12）：147-150.

［2］朱英浩，孟金龍，楊平科.基于GIS和無人機航攝測量技術的城市數字地形測量方法［J］.粉煤灰綜合利用，2023，37（6）：134-140.

［3］魏工哲，周浩，池曉壯.無人機攝影測量在丹江口大壩庫區地形測量中的應用［J］.水利水電快報，2023，44（12）：31-35.

［4］吳昌程.無人機遙感測繪技術在測繪測量中的應用［J］.工程建設與設計，2023（23）：142-144.

［5］彭虎.無人機航攝在水電工程大比例尺地圖測繪應用研究［J］.水利科學與寒區工程，2023，6（11）：9-12.

［6］邵維貴.無人機航測技術在公路帶狀地形圖測繪中的運用［J］.科技創新與應用，2023，13（32）：165-168.