張 婕

（天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300240）

無人機，即無人駕駛航空器。隨著我國國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展和低空空域的逐步開放，無人機在民用領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣闊。隨著通信技術(shù)、傳感器等技術(shù)的發(fā)展，無人機技術(shù)作為一種低成本、高精度、操作簡便的遙感影像獲取設(shè)備應(yīng)運而生，并在傳統(tǒng)測繪、數(shù)字城市建設(shè)、地理國情監(jiān)測、災(zāi)害應(yīng)急處理等方面取得了很好的效果。近年來，隨著地理信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用的普及，遙感作為地理信息產(chǎn)業(yè)的前端，也受到了非常多的關(guān)注。傳統(tǒng)地理空間數(shù)據(jù)的獲取方式正在面臨著現(xiàn)代科技設(shè)備的挑戰(zhàn)，而遙感技術(shù)的進步，尤其是高分辨率衛(wèi)星影像的大量應(yīng)用和航空遙感的發(fā)展，都為數(shù)據(jù)獲取方式注入了新鮮血液。

國土資源部、國家地理信息局發(fā)布的《測繪地理信息科技發(fā)展“十三五”規(guī)劃》指出，繼續(xù)開展無人機數(shù)據(jù)獲取技術(shù)研究，研制新一代通用型中低空民用無人機遙感系統(tǒng)，增強無人機平臺不同傳感器載荷的適應(yīng)性，開展多類型無人機遙感飛行平臺、飛控系統(tǒng)和定姿定位裝置、機載傳感器等系列無人機遙感技術(shù)裝備研發(fā)，提升無人機遙感應(yīng)用能力。

1 無人機技術(shù)在測繪應(yīng)用中的特點

隨著無人機的小型化、智能化發(fā)展，無人機技術(shù)在測繪行業(yè)中的應(yīng)用越來越突出，也越來越深入、廣泛，其在測繪行業(yè)的應(yīng)用具有如下特點。

1.1 具有快速響應(yīng)能力

無人機航拍測繪一般選擇低空飛行，因此申請空域便利，受氣象條件影響較??；且無人機體積小，攜帶便捷，操作方便，工作效率高。

1.2 綜合應(yīng)用能力強

運用無人機技術(shù)進行測繪時，可以結(jié)合不同的遙感平臺，如光學(xué)遙感、微波遙感及激光雷達等，獲取不同精度、用途的數(shù)據(jù)，且無人機技術(shù)可以結(jié)合衛(wèi)星遙感、航空測繪及地面監(jiān)測手段等，更快、更好、更精確地完成測繪工作。

1.3 可以快速獲取地表數(shù)據(jù)并構(gòu)建三維模型

通過攝影設(shè)備，可以快速獲取地標(biāo)信息，獲取具有高分辨率的影像，提取高精度地理信息。無人機遙感數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以處理影像數(shù)據(jù)，獲取DEM、三維正射影像圖、三維景觀模型、三維地表模型等可視化數(shù)據(jù)。

2 無人機技術(shù)在測繪行業(yè)應(yīng)用中的優(yōu)勢

無人機技術(shù)的特點，決定了其在測繪行業(yè)應(yīng)用中具備較大的優(yōu)勢。

2.1 突破傳統(tǒng)測繪行業(yè)的限制

近年來，無人機產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，各種新機型、新應(yīng)用層出不窮，遙感技術(shù)的使用也進入了一個相對新的階段。除遙感和衛(wèi)星遙感以外，民用無人機搭載不同的遙感平臺推進了測繪等相關(guān)行業(yè)的進一步發(fā)展和延伸。

在測繪地理信息領(lǐng)域，利用無人機快速靈活的特點可以快速獲取大面積地物信息，成為一種新型的海量數(shù)據(jù)獲取方式；利用無人機自動化智能化的航測作業(yè)手段，可以實現(xiàn)大區(qū)域大比例尺數(shù)字地形圖測繪，快速生成4D產(chǎn)品；利用無人機非接觸式的數(shù)據(jù)獲取特點，可以幫助實現(xiàn)應(yīng)急測繪體系的多樣化；利用無人機可搭載傾斜攝影云臺進行傾斜攝影和可以通過對遙感影像數(shù)據(jù)進行內(nèi)業(yè)處理的特點，可實現(xiàn)地理實體的三維立體建模。

2.2 作業(yè)效率高，精度高

利用無人機技術(shù)，搭載不同的遙感平臺，可以實現(xiàn)多種測繪任務(wù)。其結(jié)合信息技術(shù)，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶嵤┬?；通過遙感影像等數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，有效提高數(shù)據(jù)后處理的時效性；結(jié)合不同的遙感平臺，可獲取高分辨率的遙感影像數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)及高精度的激光雷達數(shù)據(jù)等。

2.3 具有較高的靈活性及安全性

無人機的飛行高度在50～1000m，相比傳統(tǒng)測量技術(shù)，無人機具有廣泛的應(yīng)用空間，具有更好的靈活性。如在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測和預(yù)測、礦區(qū)地質(zhì)分析、部分危險區(qū)域測繪等領(lǐng)域，無人機都能順利開展。

2.4 操作簡便，有效降低測繪成本

隨著人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用的不斷進步和發(fā)展，無人機測繪朝著智能測繪發(fā)展與進化。在無人機測繪的外業(yè)過程中，結(jié)合PPK后差分?jǐn)?shù)據(jù)處理和智能航帶規(guī)劃功能的開發(fā)，人工干預(yù)逐漸減少，作業(yè)人員操作無人機簡便；在內(nèi)業(yè)成果生產(chǎn)過程中，眾多數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可供選擇，如Pix4d、Photoscan、SmartCC等數(shù)據(jù)處理軟件，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)格式的通用轉(zhuǎn)換與共享等。

3 無人機技術(shù)在房地一體化中的工程實踐

某項目區(qū)域面積為8km2，要求滿足1∶500地籍測量精度要求，平面精度高，環(huán)境較為復(fù)雜。

3.1 傳統(tǒng)測繪作業(yè)模式存在的問題

目前隨著各地房地一體化的展開，各地進行項目作業(yè)基本可以分為兩個大類，一是傳統(tǒng)的測繪作業(yè)模式——RTK+全站儀的作業(yè)方式，另一種就是新型設(shè)備的測量方式如無人機等。傳統(tǒng)測繪的RTK+全站儀的作業(yè)方式，目前存在以下問題。

（1）作業(yè)流程復(fù)雜，生產(chǎn)效率低下。因為需要滿足5cm精度，所以需要大量的外業(yè)團隊和多年生產(chǎn)經(jīng)驗的內(nèi)業(yè)人員，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本很高。

（2）環(huán)境復(fù)雜，反復(fù)測繪。地籍測量項目因外業(yè)作業(yè)周期較長，作業(yè)方式較為復(fù)雜。當(dāng)面對測區(qū)地物靠近水邊不便測量、戶主不在家等情況時測量工作進度會受到影響，難以高效快速地完成生產(chǎn)任務(wù)。

（3）外業(yè)工作時間長，易受環(huán)境影響。遇到雨雪天氣，外業(yè)作業(yè)受到拖延，甚至是無法進行，拉長周期并增加生產(chǎn)成本。外業(yè)做完晚上回去還要畫圖，作業(yè)人員生產(chǎn)壓力大，團隊流動性強。

3.2 采用無人機技術(shù)進行房地一體化作業(yè)方案

采用無人機技術(shù)進行房地一體化作業(yè)可提升綜合效率5～6倍，其作業(yè)過程如圖1所示。

圖1 作業(yè)過程

（1）布設(shè)像控點。按照傾斜攝影做地籍測量的作業(yè)規(guī)范，像控點的布設(shè)間距在100～150m，結(jié)合測區(qū)的實際情況，最終在測區(qū)布設(shè)了有效像控點29個。

（2）外業(yè)飛行。采用某型號的無人機，搭載了五鏡頭攝影測量設(shè)備。無人機飛行簡單，一鍵自主起降，上手快，安全性高。如果飛行區(qū)域較大，單架次無法完成所上傳航線的情況，航測支持?jǐn)帱c續(xù)飛功能

（3）內(nèi)業(yè)處理。航拍影像圖的處理采用Context Capture軟件，實現(xiàn)三維建模。通過數(shù)據(jù)處理軟件，將五鏡頭的航拍數(shù)據(jù)進行三維建模，實現(xiàn)三維場景切換，避免了后期在采集和輸出數(shù)字線劃圖時存在較大的誤差情況。如房地一體化需要量測出房角的精確位置，需要確定房檐的寬度、陽臺面積、房屋高度及層數(shù)等屬性信息，這些內(nèi)容在DOM正射影像圖中不宜精確獲取，或不宜于平面影像圖上量測。而構(gòu)建三維模型可以很好實現(xiàn)這一點。后期生產(chǎn)數(shù)字線劃圖等4D產(chǎn)品可以采用清華山維的EPS、MapGis或Arcgis等一些地理信息系統(tǒng)軟件進行處理，可以直接實現(xiàn)在三維模型上進行數(shù)字線劃圖的生產(chǎn)，并實現(xiàn)房地一體化的數(shù)據(jù)管理。

（4）無人機房地一體化工程應(yīng)用總結(jié)。采用該型號無人機搭載的五鏡頭攝影測量設(shè)備，分辨率可達1.3cm；利用PPK后差分解算數(shù)據(jù)，影像平面精度高，后期的內(nèi)業(yè)成果完全符合1∶500地籍測量精度要求；無人機外業(yè)操作過程簡單方便，工期短，效率高，安全性可靠，且降低了人員要求，內(nèi)業(yè)門檻低，工程成本低。當(dāng)然，在房地一體化外業(yè)過程中，也存在某些問題。如由于某些區(qū)域的房子存在嚴(yán)重遮擋的情況，或者在模型邊緣區(qū)域存在較大的變形，這時僅靠內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理無法有效完成地籍測量工作，或者提取地物的精度無法滿足地籍測量要求，這時就需要采用傳統(tǒng)的測繪模式如全站儀、GPS等儀器進行補測工作。

4 結(jié)束語

文章基于無人機技術(shù)在測繪應(yīng)用中的特點、優(yōu)勢和工程案例等，探討了無人機技術(shù)在測繪中的作用和價值。分析無人機技術(shù)在測繪外業(yè)和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理過程中的作業(yè)流程可知，無人機技術(shù)可以滿足較高精度、較復(fù)雜的測量作業(yè)任務(wù)。在技術(shù)研究中，無人機技術(shù)在獲取正射影像圖、創(chuàng)建三維真實模型、在難以到達的地方進行大規(guī)模地形勘測和地圖測繪等方面具備較成熟的應(yīng)用技術(shù)，可以有效提高工作效率和減少人員成本投資。隨著信息技術(shù)、人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)的進一步發(fā)展和進步，無人機技術(shù)的應(yīng)用范圍將越來越廣泛，其在測繪行業(yè)中的應(yīng)用也將越來越智能化、便利化和大眾化。