劉旭麟

【摘? 要】不斷更新的計(jì)算機(jī)、通信等專業(yè)技術(shù)，促進(jìn)我國無人機(jī)產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，成就舉世矚目。在航空遙感測繪這一傳統(tǒng)科技領(lǐng)域，無人機(jī)平臺(tái)已有大量輔助性應(yīng)用，航測市場化的程度較高，為各大行業(yè)提供了更快、更優(yōu)的測繪服務(wù)。無人機(jī)遙感作為航空遙感測繪領(lǐng)域的新型應(yīng)用技術(shù)，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)為機(jī)動(dòng)性、靈活性顯著，同時(shí)完成任務(wù)的效率高、精度可靠、經(jīng)濟(jì)性好，可以滿足各種對(duì)地調(diào)查測繪的快速、實(shí)時(shí)的要求。論文基于技術(shù)應(yīng)用角度，結(jié)合工程測量范疇，圍繞無人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)勢、流程、方法進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】無人機(jī)遙感;工程測量;高新技術(shù)

【Abstract】The constantly updated computer， communication and other professional technologies have promoted the rapid development of China's UAV industry and made remarkable achievements. In the traditional technology field of aerial remote sensing surveying and mapping， UAV platform has a large number of auxiliary applications， and aerial surveying has a high degree of marketization， which provides faster and better surveying and mapping services for major industries. As a new application technology in the field of aerial remote sensing surveying and mapping， UAV remote sensing has the advantages of remarkable mobility and flexibility， as well as high efficiency， reliable accuracy and good economy in completing tasks， which can meet the requirements of rapid and real-time mapping of various ground surveys. Based on the technical application perspective， the paper analyzes the advantages， processes and methods around the UAV remote sensing technology in the context of engineering surveying.

【Keywords】UAV remote sensing; engineering surveying; high-tech

1 引言

我國正在推進(jìn)現(xiàn)代化建設(shè)，項(xiàng)目數(shù)量逐步增加，測繪工作為工程的設(shè)計(jì)和施工提供重要的數(shù)據(jù)及資料支撐，保障施工質(zhì)量和安全，起到了有效的輔助性作用。隨著相關(guān)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，工程測量領(lǐng)域獲以革命性的技術(shù)更新。特別是近年來，無人機(jī)遙感技術(shù)在各種工程測量活動(dòng)中已得到廣泛應(yīng)用，方便測量內(nèi)外業(yè)的開展，同時(shí)，保證了測繪生產(chǎn)質(zhì)量。

2 無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 操作靈活

航測型的無人機(jī)靈活度高、可控性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、飛行需求條件低，只需要根據(jù)項(xiàng)目的具體測繪要求，做好飛行航線的規(guī)劃設(shè)計(jì)，則可遠(yuǎn)程操控設(shè)備的起飛、航行及降落，并能針對(duì)高山、叢林等險(xiǎn)峻的地形完成數(shù)據(jù)采集，突破外界環(huán)境的限制。有的測區(qū)樹林遮擋嚴(yán)重，可以應(yīng)用無人機(jī)機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)，這是目前最優(yōu)的解決方案，主要利用的是其主動(dòng)探測地面能力強(qiáng)、采集覆蓋尺度大的優(yōu)點(diǎn)。

2.2 測量效率高

將無人機(jī)遙感技術(shù)分解，是以無人機(jī)為平臺(tái)，攜帶具有攝影測量功能的設(shè)備，在工作人員的操控下，無人機(jī)飛行至測區(qū)上空進(jìn)行攝影作業(yè)，并依據(jù)項(xiàng)目地形實(shí)際情況進(jìn)行飛行速度、高度的實(shí)時(shí)調(diào)整。鑒于航飛自身的高速作業(yè)特點(diǎn)，大范圍、大面積測區(qū)還能實(shí)現(xiàn)高速監(jiān)測。從另一角度分析，航測無人機(jī)系統(tǒng)裝備了專門的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，在第一時(shí)間快速完成數(shù)傳作業(yè)，能夠以系統(tǒng)性的工序動(dòng)作保障測量效率。

2.3 數(shù)據(jù)精確度高

對(duì)于無人機(jī)攜帶的成像器材來說，一般采用了高精密型彩色數(shù)字?jǐn)z影機(jī)，可以避免測區(qū)地物要素的遺漏，獲取高清晰、多角度、多重疊的地表影像。地面控制系統(tǒng)對(duì)此進(jìn)行快速接收，在保證數(shù)據(jù)精確度的同時(shí)，極大地節(jié)省了外業(yè)的人力成本和生產(chǎn)成本。無人機(jī)遙感技術(shù)所具有的推廣應(yīng)用價(jià)值，集中體現(xiàn)為造價(jià)低、運(yùn)行成本低、經(jīng)濟(jì)適用性好，這在工程測量領(lǐng)域更是毋庸置疑與否定。但是，經(jīng)過長期的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)無人機(jī)遙感技術(shù)存在旋偏角偏大、姿態(tài)穩(wěn)定性欠缺、行帶排列不整齊、地面分辨率不足等現(xiàn)象，并且屬于不可徹底避免的技術(shù)弱點(diǎn)，尤其是在山區(qū)應(yīng)用該技術(shù)測繪地形圖，上述問題總是存在著較高的發(fā)生概率，最終會(huì)影響數(shù)據(jù)成果的精確度，有待改進(jìn)。

3 無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用流程

3.1 運(yùn)行調(diào)試

無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用，運(yùn)行調(diào)試是第一位的工作，具有準(zhǔn)備性。無人機(jī)的運(yùn)行調(diào)試并不復(fù)雜，主要包括以下三個(gè)步驟：首先，根據(jù)無人機(jī)的機(jī)型特征、飛行軌跡及控制狀態(tài)進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，確保各項(xiàng)工作指標(biāo)正常，為飛行質(zhì)量提供基本保證;其次，對(duì)產(chǎn)生的誤差、精度問題進(jìn)行處理，常規(guī)手段是結(jié)合專題軟件、地形地貌圖等進(jìn)行校準(zhǔn)，并對(duì)無人機(jī)的運(yùn)行坐標(biāo)進(jìn)行測試評(píng)定;最后，由于電池電量的不足會(huì)影響作業(yè)要求與完整性，故在飛行作業(yè)之前，應(yīng)對(duì)無人機(jī)電池的存量進(jìn)行檢查?？傊m然航測無人機(jī)的品牌多、款式多，運(yùn)行調(diào)試操作則大同小異，具有測量系統(tǒng)普遍具備的高精密性，這也符合操作規(guī)程的要求，反映運(yùn)行調(diào)試是航測外業(yè)實(shí)施的基礎(chǔ)準(zhǔn)備之思想。

3.2 航空攝影

航測無人機(jī)在測區(qū)上空飛行，測量質(zhì)量比較容易得到保證，原因在于所受到的外界環(huán)境干擾普遍較小。但從減少測量粗差以及不必要的誤差影響角度看，應(yīng)該提前掌握測區(qū)的地形地貌信息，水系、交通、管線、地貌、植被、居民地等地形圖要素，將其概略分布情況進(jìn)行明確;然后再設(shè)置合理的飛行航線，選擇合適的工作時(shí)間。關(guān)于工作時(shí)間，需要結(jié)合測區(qū)的風(fēng)力、風(fēng)向、降雨、起霧、云系高度、光照強(qiáng)度、太陽高度角等信息進(jìn)行選擇，一般最適宜在晴朗、風(fēng)阻低、云霧少、無塵沙飛揚(yáng)、大氣透明度高的天氣進(jìn)行航空攝影作業(yè)。為了獲取最佳的航拍影像效果，航測無人機(jī)在飛行的過程中，還應(yīng)不斷地對(duì)其攝影設(shè)備的焦距、像幅進(jìn)行調(diào)整。

3.3 數(shù)據(jù)傳輸及歸類

從無人機(jī)遙感技術(shù)的整個(gè)工作流程來看，數(shù)據(jù)傳輸是重要環(huán)節(jié)，其關(guān)鍵在于如何借助航測無人機(jī)的設(shè)計(jì)程序及裝置內(nèi)發(fā)射出的信號(hào)，將必要的數(shù)據(jù)信息快速、穩(wěn)定地傳遞至處理終端?，F(xiàn)階段，整個(gè)無人機(jī)遙感技術(shù)系統(tǒng)采用的數(shù)傳技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸方法有待優(yōu)化提升，常規(guī)的電臺(tái)傳輸方法穩(wěn)定性較高，但其控制范圍有限。鑒于此，在航空攝影這一外業(yè)的過程中，應(yīng)控制無人機(jī)飛行的速度，保持勻速前行，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量，為測繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性奠定基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)傳輸完成之后，再進(jìn)一步提升測繪質(zhì)量，利用專業(yè)配套的數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、歸類等處理。不難看出，基于軟件的應(yīng)用、高新技術(shù)人機(jī)交互式的操作，測繪生產(chǎn)成本中的人員成本項(xiàng)可以得到優(yōu)化、控制。

4 無人機(jī)遙感技術(shù)的具體應(yīng)用方法

4.1 在城市規(guī)劃中的應(yīng)用

隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的穩(wěn)步推進(jìn)，建筑物及構(gòu)筑物也在不斷地更新。應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)，能夠充分掌握管轄區(qū)域內(nèi)土地開發(fā)利用的現(xiàn)狀，進(jìn)而可以調(diào)整區(qū)域規(guī)劃，依據(jù)長期發(fā)展規(guī)劃，深度優(yōu)化城鎮(zhèn)空間的布局。從提升土地資源利用率及利用效益的視角看，無人機(jī)遙感技術(shù)起到了基礎(chǔ)支撐性的作用，正在以先進(jìn)的技術(shù)手段加快城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展的進(jìn)程。無人機(jī)遙感技術(shù)與GNSS、GIS等技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合應(yīng)用，綜合效益更顯著。例如，工程建設(shè)的前期規(guī)劃當(dāng)中，獲取施工區(qū)域的地質(zhì)、水文、氣象等地理信息的數(shù)據(jù)，有助于相關(guān)部門的精準(zhǔn)施政。再如，市政道路的工程施工當(dāng)中，前期勘測獲取施工區(qū)域的大比例尺地形圖，有助于策劃施工部署，在過程中依據(jù)航片信息反映的進(jìn)度情況，可為工程監(jiān)管工作提供重要參考，一方面起到實(shí)時(shí)監(jiān)測的作用，另一方面起到精確組織的作用。施工計(jì)劃的調(diào)整能夠更加精確化，由此加大工程監(jiān)管力度，確保工程按時(shí)、保質(zhì)完成。

4.2 在復(fù)雜地區(qū)中的應(yīng)用

在地形條件較為復(fù)雜的地區(qū)，環(huán)境惡劣、信息交錯(cuò)，傳統(tǒng)的測繪技術(shù)難以發(fā)揮作用，測繪結(jié)果也難以保證較高的精確度。目前，解決這類問題的優(yōu)秀方案中，應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)當(dāng)屬首選。航測無人機(jī)可以不受目標(biāo)區(qū)域地形地貌的復(fù)雜多變性之影響，低空測量性能突出，能夠滿足多種測繪需求。但是，航測無人機(jī)在復(fù)雜環(huán)境下的應(yīng)用還是有一定的難度，需要注意以下兩個(gè)要點(diǎn)：一是加強(qiáng)測量系統(tǒng)的保護(hù)意識(shí)，工作人員應(yīng)采取一些必要的措施，避免無人機(jī)的意外損壞、丟失等，以確保測繪工程順利完成;二是加強(qiáng)測量系統(tǒng)和相關(guān)設(shè)備的升級(jí)意識(shí)，例如，裝備傾斜攝影測量系統(tǒng)或增配機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)，如此儲(chǔ)備測繪技術(shù)力量，測量系統(tǒng)時(shí)刻保持較強(qiáng)的靈活性、適應(yīng)性，更便于測繪活動(dòng)的應(yīng)急性開展。

4.3 無人機(jī)航攝數(shù)據(jù)后期處理

事實(shí)上，對(duì)外業(yè)影像數(shù)據(jù)所反映的信息進(jìn)行分析、歸類等處理的過程，始終具有人機(jī)交互特點(diǎn)，充分折射后續(xù)生產(chǎn)的智能化程度，這要求在提高信息處理質(zhì)量的同時(shí)，兼顧提高信息處理的效率。例如，在當(dāng)前工程測量活動(dòng)中，礦山測量較為常見，對(duì)整個(gè)礦區(qū)應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，可以高效地獲取地面信息，事后使用配套的商業(yè)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以高質(zhì)量地生成DOM、DEM、DLG等產(chǎn)品，體現(xiàn)現(xiàn)代測繪手段的便捷性、精確性。與傳統(tǒng)的工程測量技術(shù)比較，數(shù)據(jù)信息的后期處理環(huán)節(jié)所采用的技術(shù)手段變化大，基本上取代了大量的人工操作。傳統(tǒng)技術(shù)的缺點(diǎn)較多，效率之低造成時(shí)間浪費(fèi)，同時(shí)，精度還不完全得到保證，明顯不利于測繪任務(wù)的順利完成;現(xiàn)代技術(shù)的針對(duì)性較強(qiáng)，特別是云端協(xié)同、智能共享，充分加速技術(shù)融合，有效避免這類問題的發(fā)生。所以，無人機(jī)遙感技術(shù)后期處理的本質(zhì)，是專業(yè)軟件開發(fā)與應(yīng)用的具體實(shí)現(xiàn)，反映軟件執(zhí)行功能深化、算法優(yōu)化、操作簡化的技術(shù)路線。另外，工作人員需要適當(dāng)?shù)亟邮芎綔y理論基礎(chǔ)培訓(xùn)，有助于保證后期處理的專業(yè)性，以及測繪成果的及時(shí)性。

5 結(jié)語

綜上所述，工程測量專業(yè)領(lǐng)域的范圍較廣，具體包括地形測量、規(guī)劃定線與撥地測量、市政工程測量、水利工程測量、建筑工程測量、線路工程測量、礦山測量和竣工測量等，普遍具有大面積作業(yè)的特點(diǎn)，可以從不同的任務(wù)方向、需求細(xì)節(jié)等維度融合無人機(jī)遙感技術(shù)。與此同時(shí)，考慮工程測量行業(yè)健康、持續(xù)發(fā)展的意義，測繪單位應(yīng)在廣泛的生產(chǎn)實(shí)踐中，以保證作業(yè)安全、提升工作效率、保障成果質(zhì)量、控制生產(chǎn)成本作為基本出發(fā)點(diǎn)，開展各種應(yīng)用場景的規(guī)律研究，推動(dòng)技術(shù)實(shí)施方案與質(zhì)量控制方案朝著更加深入、具體的方向發(fā)展。

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