陳瓊

貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一〇四地質(zhì)大隊(duì)，中國(guó)·貴州 貴陽 558000

無人機(jī)遙感技術(shù)（Unmanned Aerial Vehicle Remote Sensing）主要利用無人駕駛飛行器與遙感傳感器兩大技術(shù)內(nèi)容，其輔助技術(shù)內(nèi)容豐富，包括遙測(cè)遙控技術(shù)、通訊技術(shù)、GPS 差分定位技術(shù)等。該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)的自動(dòng)化、智能化與專用化操作，目前已被廣泛應(yīng)用于國(guó)土資源、自然環(huán)境以及地震災(zāi)害等空間遙感測(cè)繪工程中。論文主要從基本技術(shù)應(yīng)用理論切入，分析了無人機(jī)遙感技術(shù)理論，并嘗試分析了它在測(cè)繪工程測(cè)量方面的具體實(shí)踐應(yīng)用。

無人機(jī)遙感技術(shù)；測(cè)繪工程；測(cè)量計(jì)算；結(jié)果精度分析

1 引言

無人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪測(cè)量工程應(yīng)用中十分廣泛，它主要運(yùn)用到了無人機(jī)的高靈活性、高效率性以及高分辨率，可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的高精度采集與處理。例如，在國(guó)土測(cè)繪工程中，它就運(yùn)用到了高精密的測(cè)量技術(shù)配合精度計(jì)算分析，這也體現(xiàn)了無人機(jī)遙感技術(shù)的強(qiáng)大技術(shù)性優(yōu)勢(shì)。

2 無人機(jī)及無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用理論分析

2.1 無人機(jī)

無人機(jī)主要通過無線電、GPS 遙控設(shè)備配合機(jī)載計(jì)算機(jī)程控系統(tǒng)來操控飛行器。無人機(jī)整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用成本低，可替代有人駕駛飛機(jī)完成某些執(zhí)行任務(wù)，可深入危險(xiǎn)區(qū)域完成拍攝調(diào)查過程。例如，面向危險(xiǎn)區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、空中救援智慧以及環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)等。無人機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)明顯，它的定點(diǎn)起飛、降落對(duì)起降場(chǎng)地要求條件并不高，且可利用無線電遙控或記載計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，整體看來無人機(jī)是可以勝任對(duì)突發(fā)事件的調(diào)查工作，特別是能夠完成某些工程的測(cè)量測(cè)繪操作。

2.2 無人機(jī)遙感技術(shù)

目前，無人機(jī)深入諸多復(fù)雜地形區(qū)域，實(shí)施高難度測(cè)繪工程測(cè)量作業(yè)是不在話下的，因?yàn)樗捎玫搅藷o人機(jī)遙感技術(shù)，其技術(shù)特征優(yōu)勢(shì)明顯且擁有相對(duì)復(fù)雜全面的系統(tǒng)。下文根據(jù)內(nèi)容展開分析。

無人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用上優(yōu)勢(shì)很大，它不同于傳統(tǒng)人工測(cè)繪作業(yè)技術(shù)，它在測(cè)繪作業(yè)技術(shù)應(yīng)用方面更加靈活機(jī)動(dòng)，同時(shí)也具有高分辨率與高效率的技術(shù)優(yōu)勢(shì)特征，多種技術(shù)優(yōu)勢(shì)特征保證了無人機(jī)在遙感測(cè)繪作業(yè)過程中能夠體現(xiàn)自身高敏感性，高效率處理所采集數(shù)據(jù)內(nèi)容。就以目前國(guó)土測(cè)繪工程中所存在的某些應(yīng)急測(cè)繪項(xiàng)目為背景，在采用無人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)過程中可以發(fā)揮其巨大的技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在某些起降環(huán)境相對(duì)惡劣的場(chǎng)地實(shí)現(xiàn)起降，完全取代傳統(tǒng)直升機(jī)實(shí)現(xiàn)低空范圍內(nèi)的遙感測(cè)繪作業(yè)。具體來講，像在低谷、低洼湖泊、低海拔海洋、高山山麓等區(qū)域都能完成遙感測(cè)繪采集作業(yè)，大量采集高清數(shù)據(jù)影像資料，它的影像資料最高分辨率可達(dá)到0.1m 以上。與此同時(shí)，它在數(shù)據(jù)處理速度方面也遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于當(dāng)前比較熱門的GIS 與GPS 技術(shù)，最高可達(dá)到單機(jī)攝影覆蓋面積300m2 以上，因此技術(shù)應(yīng)用相比于常規(guī)人工測(cè)繪技術(shù)可提高至少50 倍以上。就整體而言，無人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)還可體會(huì)豐富的圖像測(cè)繪編輯與加密處理技術(shù)功能內(nèi)容，利用這些輔助技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)土測(cè)繪工程測(cè)量計(jì)算成本的有效控制，且技術(shù)應(yīng)用與功能覆蓋范圍都非常合理到位。

2.3 無人機(jī)遙感技術(shù)與國(guó)土測(cè)繪系統(tǒng)的基本構(gòu)成

無人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)在系統(tǒng)構(gòu)成方面還是相當(dāng)簡(jiǎn)單的，它可主要圍繞國(guó)土測(cè)繪測(cè)量工程構(gòu)建系統(tǒng)，系統(tǒng)中主要包含了兩大結(jié)構(gòu)體系，分別為遙感信息采集系統(tǒng)體系以及遙感信息處理信息體系。首先看遙感信息采集系統(tǒng)體系，它其中包含了遙感平臺(tái)、地面監(jiān)控系統(tǒng)以及飛行控制系統(tǒng)，這三大平臺(tái)所構(gòu)建的是無人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)系統(tǒng)的核心中軸線。而無人機(jī)本體則主要負(fù)責(zé)飛行采集信息與測(cè)繪方向控制操作。在無人機(jī)飛行器上主要包含了比較經(jīng)典的GPS 定位器技術(shù)、陀螺儀和加速器，這些核心作業(yè)設(shè)備專門負(fù)責(zé)對(duì)無人機(jī)飛行速度、高度、距離和位置的有效控制，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)精確采集提供主觀技術(shù)應(yīng)用條件。在地面方面則利用到了地面監(jiān)控系統(tǒng)，它可配合無人機(jī)遙控操作，屬于整個(gè)技術(shù)系統(tǒng)的中樞環(huán)節(jié)，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)飛機(jī)參數(shù)監(jiān)控與航線的有效調(diào)整，保證無人機(jī)始終處于正確航線上，上述技術(shù)指標(biāo)對(duì)間接控制無人機(jī)飛行參數(shù)數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控精度有效提高是非常有幫助的。無人機(jī)還有一套健全的天線接收系統(tǒng)設(shè)備，它可配合無人機(jī)本體下潛到危險(xiǎn)區(qū)域中進(jìn)行拍攝、收集數(shù)據(jù)，如山谷、海洋等區(qū)域都是直升機(jī)所無法深入的危險(xiǎn)區(qū)域，而無人機(jī)憑借自身靈活、小巧、高速的優(yōu)越技術(shù)特性依然能夠進(jìn)入到這些區(qū)域，做到全程運(yùn)行安全穩(wěn)定。

另外，看無人機(jī)的遙感信息處理系統(tǒng)，它其中所應(yīng)用到的關(guān)鍵技術(shù)就是遙感影像處理技術(shù)，它主要利用到了全數(shù)字例題測(cè)量技術(shù)、三角測(cè)量技術(shù)、立體觀測(cè)數(shù)字高程DEM 模型等，利用這些數(shù)據(jù)可快速提取、編輯數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，為地面后方監(jiān)控平臺(tái)即時(shí)生成某些高精度、高比例的正射地圖影像。而正射地圖影像則主要被運(yùn)用于后期測(cè)繪與編輯等方面，技術(shù)優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)明顯。

上述系統(tǒng)構(gòu)成內(nèi)容比較完整，為了提高無人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用效能，該技術(shù)系統(tǒng)體系中還融入了相片控制網(wǎng)絡(luò)、遙感測(cè)繪模型創(chuàng)建平臺(tái)以及例題測(cè)圖技術(shù)功能應(yīng)用模塊。這些技術(shù)內(nèi)容的豐富滲透提高了無人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)的整體應(yīng)用價(jià)值，使得該技術(shù)內(nèi)容在遙感國(guó)土測(cè)繪工程測(cè)量應(yīng)用中更為有效[1]。

3 無人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪工程測(cè)量中的應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)

在國(guó)土測(cè)繪工程測(cè)量作業(yè)中會(huì)大量運(yùn)用到無人機(jī)遙感技術(shù)，它的技術(shù)應(yīng)用水平較高且技術(shù)應(yīng)用優(yōu)越性明顯，在某些特殊危險(xiǎn)地形中可與幾何測(cè)繪數(shù)據(jù)整合起來共同參與到測(cè)量操作中，配合地方環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)國(guó)土測(cè)繪內(nèi)容進(jìn)行深度有計(jì)劃分析。一般來說，無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)針對(duì)不同國(guó)土地形的一般比例設(shè)置可控制在1:2000 范圍左右，且它在測(cè)繪過程中對(duì)地物精度整體控制要求不高，所以它的技術(shù)應(yīng)用適用性整體表現(xiàn)較高。以下簡(jiǎn)單介紹了無人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪工程測(cè)量中的幾點(diǎn)應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)。

3.1 測(cè)繪工程測(cè)量中的一般應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)

在國(guó)土測(cè)繪工程中展開測(cè)量，它需要首先明確測(cè)繪技術(shù)作業(yè)的各個(gè)測(cè)量點(diǎn)高程坐標(biāo)。例如，要將DLG 高程與DLG 平面兩項(xiàng)重要數(shù)據(jù)內(nèi)容融合起來，并對(duì)二者的測(cè)繪誤差內(nèi)容進(jìn)行明確，優(yōu)化加密點(diǎn)與地物點(diǎn)誤差，將二者分別控制在1.0m 和1.5m 范圍內(nèi)。具體來講，要將DLG 高程誤差控制在高程注記點(diǎn)位置（一般為1.20m）和加密點(diǎn)位置（一般為0.80m），然后重點(diǎn)提出以下幾點(diǎn)無人機(jī)遙感測(cè)繪工程測(cè)量應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)。

第一，要在前期數(shù)據(jù)準(zhǔn)備方面結(jié)合具體的航空示意圖進(jìn)行分析，它主要是對(duì)測(cè)繪區(qū)域的分析，建立模擬測(cè)繪影像與連接模型二者之間關(guān)聯(lián)關(guān)系。

第二，要在國(guó)土測(cè)繪作業(yè)中為項(xiàng)目本身進(jìn)行自動(dòng)定向與定位。具體來講可參考結(jié)合相片相框與相機(jī)參數(shù)恢復(fù)測(cè)繪裝置進(jìn)行影像相對(duì)位置分析，定向后建立相對(duì)坐標(biāo)系，同時(shí)構(gòu)建三角測(cè)量軟件。在該過程中，要將相框相片坐標(biāo)內(nèi)容直接導(dǎo)入到無人機(jī)攝像機(jī)中，然后調(diào)整影像參數(shù)，如調(diào)整新坐標(biāo)位置。

第三，要在測(cè)繪過程中自動(dòng)提取、選擇連接點(diǎn)，這里要利用到空三角測(cè)量軟件與自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)功能，將照片選取并填入到數(shù)據(jù)同名選取位置中，生成影像連接位置，再執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)技術(shù)操作[2]。

第四，要對(duì)自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)進(jìn)行操作，其中就涉及到對(duì)大量連接點(diǎn)的交互編輯優(yōu)化，要參考結(jié)合測(cè)繪指定區(qū)域影響點(diǎn)進(jìn)行分析，并運(yùn)用到了GPS 技術(shù)輔助數(shù)據(jù)分析，輸入坐標(biāo)數(shù)據(jù)。在該過程中，要認(rèn)真查看視圖影像連接點(diǎn)內(nèi)容，并有必要編輯添加人工添加點(diǎn)，利用Path 初次平差進(jìn)行進(jìn)一步計(jì)算，解決國(guó)土測(cè)繪工程測(cè)量中的連接點(diǎn)精度問題，合理影響局部連接點(diǎn)位置。在測(cè)繪操作過程中，圍繞無人機(jī)遙感技術(shù)加密功能構(gòu)建精度問題分析體系，確影響局部的連接點(diǎn)位置，實(shí)施航帶間的連接點(diǎn)優(yōu)化管理，同步實(shí)施平差解算。該過程主要是希望通過平差解算解決某些所存在的爭(zhēng)議點(diǎn)問題，最終消除所有爭(zhēng)議點(diǎn)信息，進(jìn)一步確保低空無人機(jī)遙感測(cè)繪過程的測(cè)點(diǎn)高精度。在測(cè)量結(jié)束后要主動(dòng)輸出空三結(jié)果，配合三角測(cè)量軟件對(duì)空三結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，成功導(dǎo)出文件，具體生成DEM 和DOM 文件，如此可保證數(shù)字化測(cè)圖與成果優(yōu)化調(diào)整到位。

3.2 測(cè)繪工程測(cè)量中的測(cè)繪成果精度計(jì)算技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

要充分考慮到無人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)在成果精度計(jì)算方面的有效應(yīng)用，建立理論精度分析與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)精度分析體系，再利用path 軟件對(duì)上述計(jì)算內(nèi)容進(jìn)行分析整合。具體來講，要首先對(duì)收集數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行分析，建立數(shù)據(jù)內(nèi)容文件夾，具體測(cè)量數(shù)據(jù)成果解算精度內(nèi)容，然后對(duì)坐標(biāo)殘差與控制點(diǎn)坐標(biāo)殘差進(jìn)行綜合分析，最后實(shí)施測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)加密處理。比如說可選擇采用殘差坐標(biāo)像點(diǎn)數(shù)據(jù)記錄記錄像點(diǎn)殘差數(shù)據(jù)，保證其像點(diǎn)精度大體控制在0.01m 范圍內(nèi)，同時(shí)觀察坐標(biāo)殘差像點(diǎn)是否已經(jīng)超過了3 倍中誤差值，如果超過3 倍中誤差值要進(jìn)行粗差點(diǎn)處理，并設(shè)置組號(hào)將點(diǎn)中誤差控制在1/2 像素范圍內(nèi)，提高連接點(diǎn)的基本精度要求。這一操作過程中中就涉及大量連接點(diǎn)交互編輯內(nèi)容，可保證測(cè)繪制定區(qū)域中的影像點(diǎn)與GPS 數(shù)據(jù)分析到位，也同時(shí)保證輸入坐標(biāo)數(shù)據(jù)應(yīng)用到位。在這里可選取利用人工編輯添加點(diǎn)，配合path 軟件進(jìn)行計(jì)算分析，保證無人機(jī)遙感技術(shù)在國(guó)土測(cè)繪過程中體現(xiàn)出測(cè)點(diǎn)高精度水平[3]。

4 結(jié)語

綜上所述，國(guó)土測(cè)繪工程測(cè)量技術(shù)在無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用方面是具有相當(dāng)大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)的，它運(yùn)用到了大量的軟硬件平臺(tái)技術(shù)內(nèi)容，能夠配合當(dāng)前先進(jìn)高端的無人機(jī)飛行系統(tǒng)，合理運(yùn)用GPS、GIS 以及各類3D 測(cè)繪技術(shù)產(chǎn)品進(jìn)行工程測(cè)繪精度優(yōu)化調(diào)整，科學(xué)合理化滿足數(shù)據(jù)高精度測(cè)繪需求與數(shù)據(jù)高效率提取，全方位凸顯無人機(jī)遙感技術(shù)功能特性，為各個(gè)行業(yè)測(cè)繪測(cè)量工程質(zhì)量提高創(chuàng)造有利空間與條件。在未來，無人機(jī)遙感技術(shù)還將被應(yīng)用到更廣泛、更有技術(shù)深度的各色行業(yè)領(lǐng)域中，發(fā)揮它巨大的功能作用優(yōu)勢(shì)，凸顯當(dāng)前尖端技術(shù)的整合與組合優(yōu)勢(shì)，為行業(yè)發(fā)展助力，提高測(cè)繪精度水平。