鄭期兼

摘 要：無(wú)人機(jī)技術(shù)以其靈活性好、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在測(cè)繪測(cè)量領(lǐng)域。簡(jiǎn)單介紹無(wú)人機(jī)技術(shù)的基本內(nèi)容和特點(diǎn)，就其在礦山測(cè)量、城市規(guī)劃測(cè)量和海岸地形測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)分析，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)技術(shù)；測(cè)繪測(cè)量；城市規(guī)劃；礦山測(cè)量

中圖分類(lèi)號(hào)：P204 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）05-0040-02

1 無(wú)人機(jī)技術(shù)概述

無(wú)人機(jī)技術(shù)即無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，是一種將無(wú)人駕駛飛行器技術(shù)、遙感技術(shù)、通信技術(shù)和GPS定位技術(shù)等有機(jī)結(jié)合起來(lái)的，應(yīng)用于地理信息測(cè)繪測(cè)量方面的應(yīng)用技術(shù)，具有智能化、自動(dòng)化和專(zhuān)業(yè)化等特點(diǎn)。目前，該技術(shù)已在國(guó)土資源測(cè)繪領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并已經(jīng)成為世界各國(guó)的研究重點(diǎn)，也是未來(lái)遙感技術(shù)發(fā)展的主要方向。無(wú)人機(jī)技術(shù)可以實(shí)時(shí)更新、修改和升級(jí)地質(zhì)環(huán)境測(cè)量信息和地理空間測(cè)量信息等，為政府和企業(yè)提供最新的地理信息，為環(huán)境整治、土地開(kāi)發(fā)和國(guó)土資源管理等方面提供信息保障。經(jīng)濟(jì)和文化的繁榮使得傳統(tǒng)的遙感技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求，不少古建筑、城鄉(xiāng)地貌等發(fā)生了巨大的變化，車(chē)站、機(jī)場(chǎng)、港口和市政工程等建設(shè)都需要更加詳盡的資料，所以運(yùn)用無(wú)人機(jī)技術(shù)獲取更詳盡資料迫在眉睫。

無(wú)人機(jī)技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，是由微型無(wú)人機(jī)平臺(tái)、高分辨率數(shù)碼傳感器、導(dǎo)航和定位系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理四個(gè)部分組成的，是計(jì)算機(jī)技術(shù)、GPS技術(shù)、通信技術(shù)和數(shù)據(jù)處理等技術(shù)的集合體。該技術(shù)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①數(shù)據(jù)資料更新快。無(wú)人機(jī)采用低空飛行方法，對(duì)空間領(lǐng)域申請(qǐng)要求限制較小，只要天氣適宜飛行，注冊(cè)后便可飛行，從而有效地保證了數(shù)據(jù)采集和更新的及時(shí)性。②數(shù)據(jù)分辨率高。無(wú)人機(jī)上攜帶有高分辨率的傳感器，可以獲取厘米級(jí)的影像數(shù)據(jù)，能滿(mǎn)足各種比例尺監(jiān)測(cè)圖的需求，這是傳統(tǒng)技術(shù)所不能媲美的。③成本低。無(wú)人機(jī)操作簡(jiǎn)單，該技術(shù)運(yùn)營(yíng)成本低、高性?xún)r(jià)比，能獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。

2 無(wú)人機(jī)技術(shù)在測(cè)繪測(cè)量工作中的應(yīng)用分析

2.1 無(wú)人機(jī)技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤炭資源的需求量也在不斷提高，礦山開(kāi)發(fā)深度和廣度均有所延伸。礦山測(cè)量測(cè)繪是安全開(kāi)采的基本保證，可以為礦山開(kāi)采和管理提供有益的信息依據(jù)，可以保護(hù)煤炭資源和礦山周邊的生態(tài)環(huán)境。

2.1.1 為數(shù)字礦山建設(shè)提供數(shù)據(jù)

數(shù)字礦山的建設(shè)有助于為礦山開(kāi)采構(gòu)建良好的信息管理系統(tǒng)，它需要大量的遙感影像、地形圖件和數(shù)字模型等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；而無(wú)人機(jī)技術(shù)采用低空飛行方法獲取地理信息，能克服礦山處于偏遠(yuǎn)山區(qū)、地理環(huán)境復(fù)雜的劣勢(shì)，為數(shù)字礦山建設(shè)提供大量數(shù)據(jù)。

2.1.2 加強(qiáng)礦山環(huán)境整治的重要措施

礦山開(kāi)采破壞了周邊的自然環(huán)境，如果不注重環(huán)境保護(hù)，最終將會(huì)影響到礦山開(kāi)采的順利進(jìn)行。然而，礦山所處的地理環(huán)境使得環(huán)境整治較困難，獲取基本的環(huán)境信息難是一直困擾相關(guān)職能部門(mén)的問(wèn)題。而采用低空飛行的無(wú)人機(jī)技術(shù)能快速獲取大量目標(biāo)區(qū)域的雷達(dá)、彩色、多光譜遙感數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，得到更多定量、定性分析數(shù)據(jù)，為礦山的環(huán)境整治提供依據(jù)。

2.1.3 礦山資源保護(hù)和利用

礦產(chǎn)資源屬于不可再生能源，必須合理利用和保護(hù)，嚴(yán)禁肆意開(kāi)采。雖然有行政部門(mén)監(jiān)管，但仍存在不少亂采、亂挖現(xiàn)象。對(duì)此，政府部門(mén)必須學(xué)會(huì)利用先進(jìn)技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)礦山的開(kāi)采情況，而采用無(wú)人機(jī)技術(shù)恰好可以實(shí)現(xiàn)在無(wú)人到達(dá)目標(biāo)區(qū)域的情況下即可取證、空中監(jiān)測(cè)的效果，實(shí)現(xiàn)資源保護(hù)和利用的動(dòng)態(tài)檢測(cè)，促進(jìn)礦山開(kāi)采的合理性和科學(xué)性。

2.2 無(wú)人機(jī)技術(shù)在城市規(guī)劃測(cè)量中的應(yīng)用

城市規(guī)劃對(duì)城市的發(fā)展至關(guān)重要，城市規(guī)劃需要大量的大地測(cè)量測(cè)繪信息，采用無(wú)人機(jī)技術(shù)獲取大量精度高的測(cè)量信息，根據(jù)測(cè)量信息制作數(shù)字地形模型，繪制大比例地形圖，促進(jìn)有關(guān)部門(mén)和人員作出科學(xué)的城市規(guī)劃決策，推動(dòng)城市健康發(fā)展。

2.2.1 無(wú)人機(jī)航空攝影

低空飛行的無(wú)人機(jī)利用遙感傳感器獲取大量的地理信息，獲取分辨率高、色彩均勻的影像資料，同時(shí)可以從不同角度拍攝同一地區(qū)的地理狀況，從多方位了解目標(biāo)區(qū)域的實(shí)際情況。

2.2.2 數(shù)據(jù)采集

根據(jù)無(wú)人機(jī)的飛行狀況和影像分布情況，在空三區(qū)域中的兩個(gè)區(qū)域采用手動(dòng)和自動(dòng)結(jié)合的加密形式，有效剔除粗差信息，獲取精確信息；再根據(jù)空三測(cè)量的成果進(jìn)行單模型定向，如果無(wú)法定向，則需要分析在無(wú)人機(jī)航飛過(guò)程中是否存在傾角、旋偏角不合理、航線彎曲等現(xiàn)象，并及時(shí)調(diào)整，有效保障采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2.2.3 數(shù)據(jù)的處理

無(wú)人機(jī)技術(shù)的數(shù)據(jù)處理中心將采集的信息進(jìn)行相應(yīng)的處理，從而為人們提供更加有用的數(shù)據(jù)，比如對(duì)影響資源進(jìn)行色差處理。

2.3 無(wú)人機(jī)技術(shù)在海岸地形測(cè)量中的應(yīng)用

港口建設(shè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、圍海造田、敷設(shè)電纜管道、海岸資源開(kāi)發(fā)、登陸作戰(zhàn)訓(xùn)練和海岸軍事工程等都需要海岸地形信息，因此，海岸地形測(cè)量也是社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。在海岸地形測(cè)量中，無(wú)人機(jī)技術(shù)能滿(mǎn)足海岸地形成圖的要求，有效地提高測(cè)量效率。無(wú)人機(jī)可在預(yù)定航線上50～1 000 m范圍內(nèi)低空飛行，并保持平穩(wěn)的飛行姿態(tài)，獲取大量的海岸地形航拍、攝影信息。無(wú)人機(jī)可載油5 kg，一次性飛行1 600 km，滯空時(shí)間長(zhǎng)達(dá)16 h，一次性可完成100個(gè)航點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)大區(qū)域的長(zhǎng)時(shí)間航拍。

2.3.1 準(zhǔn)備工作

做好航測(cè)地區(qū)的海岸帶質(zhì)地、開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀、地形地貌和灘涂等情況的調(diào)查工作。由于海岸地形測(cè)量受潮汐影響較大，所以還需調(diào)查大量的潮汐資料，以保證無(wú)人機(jī)航拍時(shí)處于海岸的低潮時(shí)間。航線設(shè)計(jì)會(huì)影響到測(cè)量精度和質(zhì)量，我們可以先將航攝區(qū)域的坐標(biāo)和最新地形圖調(diào)入到AutoCAD中進(jìn)行航線設(shè)計(jì)。由于天氣會(huì)對(duì)航拍質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響，所以應(yīng)盡量在晴朗天氣作業(yè)，避免造成影像資料的模糊、重疊、能見(jiàn)度低等問(wèn)題。

2.3.2 布設(shè)控制點(diǎn)

布設(shè)控制點(diǎn)主要有以下幾種情況：①單航帶可以覆蓋測(cè)量區(qū)域時(shí)，則隔3～4條基線布設(shè)梯隊(duì)平高控制點(diǎn)；②單航帶無(wú)法覆蓋測(cè)量區(qū)域時(shí)，需沿航向每隔3～4條基線布設(shè)1個(gè)平高點(diǎn)，沿旁向間隔航線布設(shè)1個(gè)平高電氣，在整個(gè)測(cè)量區(qū)域中心布設(shè)1個(gè)平高點(diǎn)。所有的控制點(diǎn)均勻地分布在測(cè)量區(qū)域，且有非常明顯的標(biāo)記，保證1張成片上的控制點(diǎn)在4～6個(gè)。

2.3.3 數(shù)據(jù)處理

處理分析獲得的地理信息數(shù)據(jù)，再綜合各方面信息繪制海岸地形圖。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)其的關(guān)注也越來(lái)越多，大量試驗(yàn)表明其在測(cè)繪測(cè)量工作中的應(yīng)用是可行性，同時(shí)無(wú)人機(jī)技術(shù)也逐漸從技術(shù)研發(fā)走向?qū)嶋H運(yùn)用，在提高測(cè)繪測(cè)量精度、獲取高清晰影像資料、加快信息更新、提高測(cè)量安全性等方面起到重要作用。相比較于傳統(tǒng)的載人飛機(jī)航空遙感技術(shù)而言，無(wú)人機(jī)技術(shù)明顯的優(yōu)勢(shì)在實(shí)踐中已得到驗(yàn)證，其在社會(huì)各行各業(yè)被廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的和諧發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：李玨〕

Application of UAV Technology in Mapping Measurement

Zheng Qijian

Abstract： UAV technology for its flexibility， simple operation， etc.， are widely used in the field of surveying and mapping measurements. UAV technology brief basic content and features， detailed analysis of its application in mine surveying， urban planning， measuring and coastal topography measurement for peer reference.

Key words： UAV technology； mapping measurements； urban planning； mine surveying