無人機遙感技術在工程測量中的應用

摘要：無人機遙感技術在工程測量領域得到了廣泛應用，擴大了工程測量的范圍，大幅提高了工程測量的效率及準確度，應用優勢十分顯著。探討無人機遙感技術在工程測量中的具體應用、不斷提升技術應用水平是促進我國測繪工程行業實現長遠穩健發展的必然路徑及必然要求。從無人機遙感技術概述出發，分析了無人機遙感技術在工程測量中的運用流程和具體應用，探討了無人機遙感技術在工程測量中的應用要點，以期為相關研究提供一定的指導與借鑒。

關鍵詞：無人機遙感技術；工程測量；應用

中圖分類號：TP79；TB22 文獻標識碼：A

0 引言

社會經濟飛速發展，越來越多的新技術、新設備被研發出來，并且逐漸應用于人們的生產、生活。無人機遙感技術具有靈活性高、測量范圍廣等特點，可以高效、高質量地完成不同地形、地貌測量工作，因此該技術在工程測量領域中的應用較為廣泛。

1 無人機遙感技術概述

1.1 發展現狀

無人機遙感技術是在飛行器上安裝傳感器、數據處理器等設備，通過遠程無線電設備操控飛行器進行飛行、獲取影像、數據傳輸等操作，是一種融合了數據處理、計算機通信及全球定位系統（global positioning system，GPS）等多種技術的新型技術，也被稱為無人機航測遙感技術[1]。無人機遙感技術的應用需要使用無人飛行器平臺、數碼傳感器，還需要配置導航定位系統及數據處理系統，無人機整體配置簡單、便攜。

在無人機遙感技術研發之前，主要通過載人飛機及衛星拍攝進行大規模的工程測量工作，這需要投入較高的成本，而且測量過程容易受到天氣條件等外在因素的影響，信息更新速度較慢。在工程測量領域，無人機遙感技術主要采用低空遙感技術，通過無線電遙感設備操控無人機低空飛行來采集所需的測量信息。科學應用無人機遙感技術不僅可以有效壓縮工程測量成本，還可以通過提高數碼傳感器配置、降低飛行高度等方式提高成像的清晰度，因此該技術具有極高的應用價值。

1.2 應用優勢

1.2.1 靈活性高

無人機設備具有體積小、質量輕、方便攜帶等特點，對起飛、降落等操作環境要求較低，技術應用靈活性較高，操作也相對簡單。在應用無人機遙感技術之前只需提前制定飛行路線，對相關數據信息進行校正，即可最大限度地保障無人機遙感測量結果的準確性。而且無人機遙感技術具有較強的故障應對能力，如果在測繪過程中發生故障問題，無人機搭載的設備就會開展自我檢測，必要時可以直接返回至起點位置。在解決故障問題后，無人機可以繼續開展測量工作，直至完成測量任務，并按照設定程序降落至指定位置。

1.2.2 測量效率高

相較于傳統工程測量技術，無人機遙感技術的應用拓寬了工程測量的覆蓋領域。借助其傾斜攝影的先進功能，該技術能夠同步捕獲來自多個視角的影像資料，這不僅加速了遙感影像數據的收集進程，還顯著增強了數據獲取的準確性與可信賴度。鑒于此，無人機遙感技術已成為工程建設監管領域的得力助手，用于實時追蹤施工區域的環境變化，確保工程建設的順利進行。

1.2.3 測量范圍廣

隨著無人機遙感技術的發展，無人機應用范圍越來越廣，可以適應多種多樣的極端惡劣環境。例如，在獲取一些復雜地形測量信息時，只需結合工程測量區域的氣候、地形等因素，以具體測量要求為依據科學設置飛行航線，即可深入復雜地形中完成區域測量工作，掌握真實、全面的遙感數據信息[2]。在應用無人機遙感技術的過程中還可以融合使用三維技術，全面呈現測量區域的實際情況。此外，與傳統工程測量技術相比，無人機遙感技術全程通過人工遠程操控飛行器深入測量現場，無須人員前往測量現場，工程測量更加安全，還可以減少外界因素對測量結果的影響，保障測量結果的客觀性。

1.2.4 攝像圖清晰度高

科學配置高機密型數碼設備可以提高無人機采集攝像圖的清晰度。對工程測量對象進行近景拍攝可以獲取納米級別精度的攝像圖，在節約測量成本的同時更加精準地控制數據。

2 無人機遙感技術在工程測量中的應用流程

2.1 無人機調試

為保障無人機遙感技術應用的穩定性及工程測量數據的準確性，應提前結合工程測量需求、無人機機型特點及控制狀態等信息，對無人機進行調試，科學規劃無人機飛行軌跡。在此過程中，需要配合使用GPS 軟件、地形地貌圖等工具校準無人機運行坐標。此外，還要結合工程測量任務對無人機完成巡航任務所需的時間進行預判，確保無人機的電量足以完成整個測量任務。

2.2 無人機工程傳輸數據

無人機各項調試工作達標后即可開展測量工作，在此過程中，不僅需要人工操控無人機按照既定航線飛行，還要將無人機采集的現場測量地圖數據信息傳輸至數據處理中心。通過結合工程測量任務，科學布設無人機像控點。在具體應用中，通常會采用“ L”形或者“+” 形布置方式，將直角拐角處或中心點設置為像控點中心區域[3]，并分別噴涂紅色或者白色進行區分。

2.3 數據傳輸及歸類

數據傳輸是無人機遙感技術應用控制的關鍵

無人機搭載的遙感技術核心組件是芯片與設備，無人機系統內搭載的探測儀器設備會主動發射特定信號，并精準捕捉由被監測物體反射回來的信號，隨后，這些信號會被直接傳輸至數據處理中心。整個流程中，無人機的飛行速度需保持穩定，即勻速飛行，這是確保測量作業精準無誤和數據傳輸高效、可靠的關鍵。數據傳輸完畢后，需迅速運用專業的數據處理軟件，對收集的數據進行深入分析，并依據分析結果進行科學的分類整理。

3 無人機遙感技術在工程測量中的具體應用

3.1 在測量條件較差區域的應用

衛星測繪、航拍測繪是常用的工程測量技術，但在應用中容易受到地理環境的影響，無法在一些山峰較高、云層較低、濃霧較多的區域開展工程測量工作。而無人機遙感技術對不同區域的環境適應性強，技術應用也較為靈活，能夠在測量條件較差的區域高效、精準地完成工程測量任務。針對狹小的空間，采用小型測量設備進行測量，若設備無法深入測量區域，則應使用無人機遙感技術監測地理空間，并且在具體應用中應根據對測量圖像精度的要求，在無人機上搭載相應的數碼設備和感應設備[4]。在測量過程中，還可以充分應用三維仿真模擬技術直接呈現監測畫面影像，提高工程測量的直觀性。

3.2 在大比例尺測圖中的應用

無人機遙感技術應用范圍較廣，可以獲取更多的測量數據，因此該技術常應用于大比例尺工程測量中。在應用中需要結合工程測量對測繪圖像清晰度的要求，科學配置數碼相機，充分發揮數碼相機自動校驗功能，對采集的數據自動進行矯正處理，以提高測繪圖像處理效率及測繪精度，為大比例尺測圖提供真實依據。需要注意的是，無人機遙感技術所采用的機械設備可能發生變形等問題，這會對獲取圖像的精準度會造成一定的影響，因此，現場工作人員應提高對圖像誤差的重視程度，科學應用補償相機姿態角度等方式最大限度地降低圖像誤差。此外，在工程測量過程中還應科學應用三軸云臺技術來減輕無人機的重量，以更好地保證無人機遙感測量質量。

3.3 在特殊工程中的應用

在一些特殊工程測量中，需要對采集的數據信息進行加密。在開展特殊工程測量時，應充分分析測量目標的特點，結合實際測量需求，選擇手動加密或自動加密等數據采集方法。手動加密需要使用計算機遙控系統，結合工程測量需求指揮無人機開展定向拍攝任務。自動加密的應用較為簡單，直接設置加密程序，將無人機獲取的數據進行加密保存和傳輸，只有獲得授權的人員才能訪問這些數據。針對一些大型復雜工作區域，科學使用無人機遙感技術，可以全方位采集特殊工作區域的信息，保障數據采集的完整性。在具體應用中，應先適配相應的飛行器，設計目標區域地形地貌測量方案，并進行無人機調試。需要注意的是，無人機飛行過程中所拍攝的影像可能會隨著飛行速度的變化而出現像幅縮小、偏角增大等問題，應配合使用空中三角技術糾正影像[5]，以保障航拍地理信息的完整性。

3.4 在城市規劃中的應用

對城市規劃區域開展全面測量是城市規劃工作開展的重要前提，無人機遙感技術在城市規劃測量工程中廣泛應用。在具體應用過程中，應結合無人機翼型、測量區域特點等因素，科學設置像控點布設數量，以提高無人機遙感技術數據采集精準度。再以采集的數據信息為依據，開展數據分析及三維立體建模，為城市規劃工作的開展提供支持。無人機遙感技術也常用于城市工程建筑施工中，通過設置飛行航線、調整航攝角度及飛行高度獲取多角度的工程建設信息，從而及時發現工程施工中存在的問題。

3.5 在低空飛行環境中的應用

由于一些工程項目施工環境較為復雜，對工程測量數據的精準度及圖像的清晰度有很高的要求，需要使用較小體量的無人機進行低空飛行測繪。低空飛行對無人機操作要求較高，需要工作人員詳細調研工程測量區域環境，判斷影響無人機飛行安全性的各種因素，并且做好航線規劃，提前輸入相關指令。為保障低空飛行測繪數據的真實性和全面性，在完成首次作業后要及時分析所采集的數據，并且根據需要開展補充采集任務，以補齊缺失的數據。

4 無人機遙感技術在工程測量中的應用要點

4.1 做好相關設備檢查

設備性能直接影響無人機遙感技術的應用效果，因此應做好相關設備檢查工作，嚴格按照設備檢修要求規范落實設備定期檢查、質量檢測等工作，只有檢測結果達標后，才可以將設備投入使用，并且及時淘汰質量不達標的設備。在每次執行工程測量任務之前，都要對設備性能進行調試，確保其處于良好的運行狀態，以最大限度地保障測量結果的準確性。為提高工作開展的規范化水平，應完善無人機設備檢查管理相關制度，加大在設備管理方面的投入。

4.2 嚴格控制測量精度

無人機遙感技術的高效應用與GPS 技術密切相關，應結合實際工程測量需求，科學地應用載波相位差技術對坐標進行定位，并且通過動態差分技術分析測繪數據，以保障定位的準確性。尤其是在外業測繪中，應使用GPS 測量技術對工程測量現場進行全方位勘察，找出測量關鍵點并做好相應的標記，為后續無人機飛行航線制定等提供依據。為保障天線基座的穩定性，應嚴格按照無線GPS 設備安裝的要求和規范，落實相關操作。此外，需要確保設備能夠正常接收信號，以全方位獲取工程測量數據信息，確保測量數據的精準度。

4.3 進行測量數據處理

無人機遙感技術的有效應用大幅提高了數據采集和處理的效率，但這項技術的應用需要配合使用相應的軟件，軟件配合使用效果直接影響最終呈現的工程測量質量。該技術采集的影像呈現不規律性，這些影像會隨著飛行角度的變化而發生變化。在處理這些影像信息時，需要配合使用GPS 技術，以確保影像內外方位元素的準確性。此外，無人機遙感技術采集的影像可能會存在顏色偏差等問題，針對一些特殊的項目，需要對影像進行輻射處理和顏色修正，以保證測量成品質量。

5 結語

綜上，科學應用無人機遙感技術開展工程測量已成為新時期行業發展的重要趨勢，具有很高的應用及推廣價值。無人機遙感技術的應用需要相關設備及軟件支持，應做好設備檢查工作，優化設備及軟件配置，做好工程測量過程中精度控制、數據處理及技術融合應用管理，以提高無人機遙感技術應用水平，保障工程測量數據的精準性與全面性。

參考文獻

[1] 張紅改，梁大飛. 無人機遙感測繪在工程測繪領域的應用思考[J]. 居舍，2021（1）：171-172.

[2] 郭海杰. 論無人機航空攝影測量技術在工程測量和地質測繪中的應用[J]. 世界有色金屬，2021（10）：155-156.

[3] 陳彪. 探討無人機遙感技術在測繪工程測量中的運用[J]. 科技創新與應用，2021，11（13）：138-140.

[4] 馬彥輝. 工程測繪中無人機遙感測繪技術的應用分析[J]. 中國金屬通報，2021（7）：159-160.

[5] 白玉靈. 淺談無人機遙感測繪技術在工程測繪中的應用[J]. 科技風，2020（2）：7.