胡勇，單摯

（衡東縣自然資源局，湖南 衡陽(yáng) 421400）

1 引言

測(cè)繪工程在社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著非常重要的作用，將無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用到測(cè)繪工程中，能夠發(fā)揮出巨大的優(yōu)勢(shì)。無(wú)人機(jī)本身的操作十分靈活，適應(yīng)能力強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于工程測(cè)繪數(shù)據(jù)信息的快速獲取，為工程項(xiàng)目的建設(shè)提供指導(dǎo)，也可以促進(jìn)測(cè)繪工作人員的技術(shù)水平的提升[1]。

2 無(wú)人機(jī)測(cè)繪的原理

無(wú)人機(jī)測(cè)繪系統(tǒng)可以分為硬件和軟件2 部分。硬件部分包括了無(wú)人機(jī)、動(dòng)力供給系統(tǒng)、電源調(diào)節(jié)裝置以及高清攝像頭等；軟件部分則包括飛行器操作系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)、遙感系統(tǒng)和圖像處理軟件等。無(wú)人機(jī)測(cè)繪的基本原理是，由地面控制站依照具體的測(cè)繪需求和實(shí)際工況，選擇恰當(dāng)?shù)臒o(wú)人機(jī)并制定無(wú)人機(jī)航線，做好無(wú)人機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定控制、飛行軌跡控制和任務(wù)管理控制等，設(shè)計(jì)出最為間接的飛行航線，借助無(wú)人機(jī)上搭載的傳感器和高清攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地物的測(cè)量繪制[2]。

3 無(wú)人機(jī)測(cè)繪的優(yōu)點(diǎn)

3.1 響應(yīng)速度快

借助無(wú)人機(jī)進(jìn)行測(cè)繪時(shí)，無(wú)人機(jī)一般采用的都是低空飛行，本身對(duì)起落場(chǎng)地要求較低，起飛所需的準(zhǔn)備時(shí)間短，而且受天氣因素影響較小，能夠有效節(jié)約測(cè)量時(shí)間。同時(shí)，無(wú)人機(jī)一般都會(huì)搭配相應(yīng)的車(chē)載系統(tǒng)，可以通過(guò)輸入任務(wù)來(lái)獲取相應(yīng)的測(cè)繪結(jié)果[3]。而在面對(duì)突發(fā)性自然災(zāi)害時(shí)，應(yīng)急部門(mén)需要依照最新的地形數(shù)據(jù)信息來(lái)制訂應(yīng)急方案，借助無(wú)人機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)災(zāi)區(qū)地質(zhì)環(huán)境的快速測(cè)量，也可以將測(cè)繪數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)姆绞?，及時(shí)回饋給應(yīng)急部門(mén)，使得應(yīng)急工作人員在進(jìn)行災(zāi)害應(yīng)對(duì)和處理時(shí)，具備更快的響應(yīng)速度。

3.2 測(cè)量范圍廣

傳統(tǒng)人工測(cè)繪需要工作人員攜帶各種各樣的測(cè)繪儀器進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，而因?yàn)闇y(cè)量環(huán)境的影響，測(cè)量的范圍相對(duì)較小。無(wú)人機(jī)測(cè)繪能夠?qū)@一問(wèn)題進(jìn)行解決，實(shí)施測(cè)繪工作時(shí)，可以同時(shí)使用多臺(tái)無(wú)人機(jī)，依照不同測(cè)繪環(huán)境，在不同高度進(jìn)行測(cè)量，不僅測(cè)繪工作效率高，測(cè)繪數(shù)據(jù)精度更準(zhǔn)確，而且測(cè)繪的范圍更廣[4]。無(wú)人機(jī)測(cè)繪還可以借助光譜實(shí)現(xiàn)對(duì)于數(shù)據(jù)的有效分析處理，獲取大范圍區(qū)域的監(jiān)測(cè)信息，也可以借助三維仿真模擬技術(shù)，在與數(shù)據(jù)庫(kù)信息進(jìn)行對(duì)照的情況下，將監(jiān)測(cè)得到的信息展示出來(lái)，以此來(lái)促進(jìn)測(cè)繪質(zhì)量的提高。

3.3 測(cè)繪成本低

一些大型項(xiàng)目在規(guī)劃過(guò)程中，很容易受到周邊環(huán)境因素的影響，不僅測(cè)繪工作的范圍較大，需要測(cè)繪的內(nèi)容也十分繁雜，如果沿用傳統(tǒng)人工實(shí)地測(cè)繪的方式，會(huì)導(dǎo)致人工成本的增大，出現(xiàn)超出項(xiàng)目投資預(yù)算的情況，對(duì)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)性和安全性產(chǎn)生影響。借助無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)，一天就可以完成數(shù)十平方千米的測(cè)繪，而且能夠保證數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性，在提高測(cè)繪效率的同時(shí)，能夠降低人工成本的消耗，也可以就測(cè)量設(shè)備的損耗進(jìn)行有效控制。

3.4 測(cè)繪時(shí)效強(qiáng)

傳統(tǒng)測(cè)繪工作需要手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總整理后，將數(shù)據(jù)傳遞給設(shè)計(jì)部門(mén)，但這樣會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳遞的滯后性，嚴(yán)重時(shí)可能對(duì)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)效率產(chǎn)生影響。與之相比，無(wú)人機(jī)測(cè)繪能夠?qū)崿F(xiàn)信息的有效聯(lián)動(dòng)，而且可以在實(shí)施測(cè)繪工作的同時(shí)，借助無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，將得到的各種數(shù)據(jù)信息傳輸給設(shè)計(jì)部門(mén)，設(shè)計(jì)部門(mén)可以依照現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境，做好復(fù)測(cè)工作，也可以對(duì)獲得的測(cè)繪信息進(jìn)行分析和校準(zhǔn)工作，避免出現(xiàn)信息遺漏的問(wèn)題。

4 無(wú)人機(jī)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用一般體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）數(shù)據(jù)采集。無(wú)人機(jī)可以依照預(yù)先設(shè)定好的航線來(lái)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，技術(shù)人員需要根據(jù)測(cè)繪區(qū)域和飛行安全進(jìn)行管理，借助定位系統(tǒng)來(lái)對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行精確定位，準(zhǔn)確獲取相應(yīng)的坐標(biāo)系統(tǒng)，確保測(cè)繪工作的高效實(shí)施。測(cè)繪資料獲取后，需要通過(guò)二次檢測(cè)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性，以此來(lái)促進(jìn)測(cè)繪工作效率和質(zhì)量的提高。

2）圖像采集。無(wú)人機(jī)可以在測(cè)繪過(guò)程中進(jìn)行影像的拍攝，借助三維建模等技術(shù)來(lái)對(duì)圖像進(jìn)行加工處理。若測(cè)繪過(guò)程中，遇到不符合要求的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行處理，拍攝過(guò)程中相機(jī)可以通過(guò)自動(dòng)變焦的方式來(lái)獲取清晰度更高的圖像。本文結(jié)合具體案例，對(duì)無(wú)人機(jī)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用進(jìn)行分析和討論。

某礦區(qū)測(cè)繪中，礦區(qū)本身屬于山間盆地地形，最大海拔高度1 051.86m，海拔最低點(diǎn)為800m，整個(gè)礦區(qū)地勢(shì)復(fù)雜，植被茂盛且以林木和灌木為主，道路交通條件差，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)差，從保證測(cè)繪工作質(zhì)量的角度，使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行測(cè)繪工作[5]。

4.1 像控標(biāo)記點(diǎn)設(shè)置

在對(duì)礦區(qū)進(jìn)行測(cè)繪時(shí)，需要依照區(qū)域的形狀、面積和地形條件等，確定無(wú)人機(jī)飛行路線，這里依照自東向西的順序，設(shè)置9 條航線，無(wú)人機(jī)飛行高度為1 100m，將分辨率設(shè)置為0.16m，借助GPS 飛行控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)像控標(biāo)志點(diǎn)的實(shí)時(shí)控制。依照礦山測(cè)繪條件，選擇地勢(shì)平坦且方便影像識(shí)別的區(qū)域，像控標(biāo)記點(diǎn)的設(shè)置可以使用石灰粉，設(shè)置圓圈等醒目的標(biāo)志。從該項(xiàng)目的具體情況分析，最終選擇的比例為1∶2000，在整個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)，均勻設(shè)置10 個(gè)像控標(biāo)志點(diǎn)。

4.2 測(cè)繪數(shù)據(jù)獲取

參考當(dāng)?shù)販y(cè)繪機(jī)構(gòu)建立起的CORS 網(wǎng)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取和修正，選擇1985 國(guó)家高程基準(zhǔn)，快眼Ⅱ型無(wú)人機(jī)，考慮工程的實(shí)際情況，在無(wú)人機(jī)上配置佳能EOS 5DS 數(shù)碼相機(jī)，該相機(jī)的像素較高，能夠獲得比較清晰的圖片。借助無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用，測(cè)繪信息呈現(xiàn)為瓦片形式，對(duì)照該信息能夠完成正射影像數(shù)據(jù)的切割工作，然后在百度地圖等地圖軟件中瀏覽。無(wú)人機(jī)在數(shù)據(jù)采集方面有著較好的優(yōu)勢(shì)，在運(yùn)用測(cè)量技術(shù)、攝影技術(shù)、遙感技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的情況下，能夠獲取完善的數(shù)據(jù)影像，利用空三算法的拼接矯正功能，能夠切實(shí)保證測(cè)繪信息的合理性和準(zhǔn)確性，優(yōu)化區(qū)域網(wǎng)中的相關(guān)信息，繼而輸出標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)格式。

4.3 測(cè)繪數(shù)據(jù)處理

該項(xiàng)目測(cè)量區(qū)域植被茂盛，無(wú)人機(jī)測(cè)繪得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)為高層數(shù)據(jù)，需要做好數(shù)據(jù)濾波，去除影響測(cè)量數(shù)據(jù)中的點(diǎn)云?？梢允褂肔idar Model 模板實(shí)現(xiàn)濾波操作，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成網(wǎng)格數(shù)據(jù)，配合Raster 軟件獲得測(cè)區(qū)地面模型。

4.4 測(cè)繪結(jié)果分析

從保證工程質(zhì)量的角度，需要對(duì)測(cè)繪結(jié)果精度進(jìn)行檢查，檢測(cè)點(diǎn)應(yīng)該遍布整個(gè)測(cè)繪區(qū)域，在均勻分布的同時(shí)，具備一定的代表性。對(duì)照測(cè)繪結(jié)果分析，測(cè)繪區(qū)域內(nèi)無(wú)人機(jī)測(cè)繪像控點(diǎn)平面誤差和高程誤差分別小于0.05m 和0.2m，檢查點(diǎn)平面誤差小于0.3m，能夠滿足地形圖精度的要求。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，無(wú)人機(jī)在工程測(cè)繪領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，能夠顯著提高測(cè)繪效率，降低測(cè)繪成本，應(yīng)該得到測(cè)繪人員的重視和推廣，通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的合理應(yīng)用，保證工程測(cè)繪的效果。