宋兵

（安徽省合肥市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院，安徽 合肥 230061）

引言

由于工程測(cè)量實(shí)際過程中需要考慮的要求很多，工程測(cè)量應(yīng)在充分落實(shí)所有要求的情況下進(jìn)行，避免外界因素的干擾，進(jìn)一步提高工程測(cè)量效果和最終結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時(shí)還應(yīng)針對(duì)工程測(cè)量展開研究，強(qiáng)化攝影測(cè)量和遙感技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用力度，并在工程測(cè)量過程中做好相關(guān)數(shù)據(jù)信息收集工作，繼而為繪制完整詳細(xì)的工程項(xiàng)目圖紙?zhí)峁┯行⒖家罁?jù)。

一、簡(jiǎn)述無人機(jī)遙感技術(shù)綜述

無人機(jī)遙感是指利用無人機(jī)搭載的遙感傳感器，結(jié)合遙測(cè)遙控技術(shù)、邊緣計(jì)算機(jī)技術(shù)、無線通信技術(shù)、GPS 定位技術(shù)和GIS 地理信息技術(shù)，在獲取工程圖像數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，同步傳輸圖像，并完成影像數(shù)據(jù)處理、建模、分析。也就是說，無人機(jī)遙感技術(shù)借助較先進(jìn)的機(jī)器、駕駛飛行器技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、GPS 技術(shù)等，可對(duì)工程測(cè)繪測(cè)量工作進(jìn)行空間遙感信息的自動(dòng)化、智能化、專用化獲取。無人機(jī)遙感技術(shù)主要包含數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、無人飛行器平臺(tái)、GPS 導(dǎo)航定位系統(tǒng)、數(shù)碼傳感器等。其測(cè)繪工作原理是：地面控制站根據(jù)具體的測(cè)繪需求和實(shí)際工況選擇恰當(dāng)?shù)臒o人機(jī)，借助搭載的傳感器和高清攝像機(jī)，在設(shè)定好的無人機(jī)航線上做好無人機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定控制、飛行軌跡控制和任務(wù)管理控制等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地物的測(cè)量。無人機(jī)遙感技術(shù)憑借機(jī)動(dòng)、快速、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)，成為測(cè)繪工程測(cè)量中較為理想的實(shí)際應(yīng)用技術(shù)。

二、無人機(jī)在工程測(cè)量中應(yīng)用的特點(diǎn)分析

（一）高效性特點(diǎn)

在過去的工程測(cè)量工作中，人力測(cè)量是最重要的測(cè)量方法。但是由于地形等因素的影響，不僅測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)，而且測(cè)量效率很低。無人機(jī)應(yīng)用于工程測(cè)量，就可以在不受地形條件限制的情況下開展測(cè)量工作，不僅測(cè)量方式更加靈活、自由，測(cè)量時(shí)間也明顯縮短，測(cè)量效率有了大幅度的提升。

（二）直觀性特點(diǎn)

無人機(jī)在工程測(cè)量中的應(yīng)用，不僅可以從整體上保證工程測(cè)量的質(zhì)量，還可以提高近景拍攝過程中測(cè)量效果的直觀性。即便是測(cè)量區(qū)域的地形地貌相對(duì)復(fù)雜，拍攝出來的圖像也具有較高的清晰度。與此同時(shí)，無人機(jī)還可以根據(jù)要求展開更為細(xì)致的測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果傳輸至地面的工作人員。

（三）機(jī)動(dòng)性與靈活性特點(diǎn)

無人機(jī)在工程測(cè)量中的應(yīng)用顯示出很強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性和靈活性。首先，無人機(jī)低空拍攝過程中，整個(gè)拍攝過程不易受到外界氣候條件的影響，可以靈活升降。其次，無人機(jī)的操作方式比較簡(jiǎn)單，且可以在較短的時(shí)間內(nèi)獲取測(cè)量數(shù)據(jù)。工作人員也可以在最短的時(shí)間完成工作任務(wù)，對(duì)所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、處理、分析以及傳輸。

三、我國(guó)無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的現(xiàn)狀分析

從很早的時(shí)候，很多國(guó)家就開始研究無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)。我國(guó)在這一領(lǐng)域起步較晚，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有較大差距。然而，在研究中，中國(guó)取得的成就不容小覷，尤其是近年來，國(guó)外很多國(guó)家都看中了我國(guó)的無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)，這足以說明我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展非?？?。無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)我國(guó)數(shù)字化成圖技術(shù)也取得了很大突破。對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)來說，新型的數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)降低了企業(yè)的成本，增強(qiáng)了測(cè)量的精準(zhǔn)度、科學(xué)性和安全性，對(duì)工程的數(shù)據(jù)有了一個(gè)更加精確的測(cè)量，對(duì)建筑施工的安全性和穩(wěn)定性有一個(gè)較好的保證，有利于提高企業(yè)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。在實(shí)際測(cè)量中將無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)和數(shù)字化成圖技術(shù)進(jìn)行很好的融合，會(huì)成為一個(gè)新的發(fā)展領(lǐng)域，它不僅能完成區(qū)域測(cè)繪還能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化成圖，在實(shí)際生產(chǎn)中這種技術(shù)的使用范圍正在不斷擴(kuò)大，在我國(guó)很多空中作業(yè)中都能看到它們的身影，比如搶險(xiǎn)救災(zāi)、煤礦勘察以及遠(yuǎn)景拍攝等。數(shù)字化測(cè)控技術(shù)使得企業(yè)逐漸融入到新時(shí)代數(shù)字化的浪潮中。工程在引入數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)之后整個(gè)行業(yè)內(nèi)部的發(fā)展的前景有了一個(gè)很好的改觀，實(shí)現(xiàn)了工作的高效率、低耗時(shí)、高精度。但是由于我國(guó)無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)研究時(shí)間較短，所以也有諸多不足，其主要表現(xiàn)在飛行方面和通訊方面。在飛行方面，由于自身體積較輕，而且空中風(fēng)力較大，這樣就很容易出現(xiàn)飛行不穩(wěn)定情況，從而影響了測(cè)繪效果，所以這就要求我國(guó)無人機(jī)研究團(tuán)隊(duì)在科研中，對(duì)無人機(jī)的外形進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，能夠減輕風(fēng)力的阻礙;在通訊上，因?yàn)闊o人機(jī)要對(duì)區(qū)域空間進(jìn)行勘察分析，還需要將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，在這一過程中就需要通訊技術(shù)的支持，所以通訊質(zhì)量的高低對(duì)無人機(jī)測(cè)繪的精準(zhǔn)度有著很大的影響。

四、無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中的具體應(yīng)用

（一）數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用

用數(shù)據(jù)采集在工程測(cè)繪中非常重要，是工程決策的基礎(chǔ)。在工程測(cè)繪中使用無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的精確采集。首先，工作人員需要在電腦中規(guī)劃無人機(jī)的路線，再選擇合適的飛行環(huán)境將無人機(jī)進(jìn)行起飛，然后無人機(jī)就會(huì)按照預(yù)定的航線進(jìn)行飛行，這時(shí)工作人員只需要注意無人機(jī)的安全以及測(cè)繪的區(qū)域，這樣就能夠順利地完成工程測(cè)繪工作。無人機(jī)在工作過程中借助定位系統(tǒng)就能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位并形成對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)系統(tǒng)，從而在區(qū)域內(nèi)進(jìn)行工作。在獲得首次資料后，要進(jìn)行二次檢測(cè)，對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查和完善，從而提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，讓無人機(jī)收集的數(shù)據(jù)更加全面，這樣能夠提高數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)確性和效率。

（二）數(shù)據(jù)獲取方面的運(yùn)用

一般在工程測(cè)繪中，由于測(cè)量主體的不同，數(shù)據(jù)采集方式會(huì)有一定的差異，比如人工采集和自動(dòng)加密。其中，人工采集主要是利用計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。相關(guān)工作人員根據(jù)相關(guān)的采集需求在基站內(nèi)操作無人機(jī)，通過無人機(jī)進(jìn)行選擇，從而獲得工程需要的相關(guān)數(shù)據(jù)信息。無人機(jī)內(nèi)部控制系統(tǒng)具有預(yù)先設(shè)置的自我保護(hù)機(jī)制，在獲取到相關(guān)數(shù)據(jù)信息之后，為了確保信息的安全性，自我保護(hù)機(jī)制對(duì)無人機(jī)內(nèi)部控制系統(tǒng)主動(dòng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。相關(guān)工作人員需要獲取訪問權(quán)限后才能獲取到無人機(jī)內(nèi)部的測(cè)量信息。如：針對(duì)上述礦區(qū)，當(dāng)?shù)販y(cè)繪機(jī)構(gòu)建立CORS 網(wǎng)，在充分考慮工程實(shí)際情況的基礎(chǔ)上選擇1985 國(guó)家高程基準(zhǔn)、快眼II 型無人機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取和修正后，在無人機(jī)上配置像素較高的佳能EOS 5DS 數(shù)碼相機(jī)，運(yùn)用無人機(jī)遙感技術(shù)可以完成測(cè)繪信息正射影像數(shù)據(jù)的切割工作。由此可見，在數(shù)據(jù)采集方面，無人機(jī)遙感技術(shù)在充分考慮工程實(shí)際情況的基礎(chǔ)上利用運(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)進(jìn)行測(cè)量，不但能夠獲取完整的數(shù)據(jù)影像，還能優(yōu)化區(qū)域網(wǎng)中的相關(guān)信息，切實(shí)保證測(cè)繪信息的合理性和準(zhǔn)確性，進(jìn)而輸出標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)格式。

（三）在低空作業(yè)、特殊目標(biāo)獲取方面的運(yùn)用

目前，無人機(jī)遙感廣泛應(yīng)用于測(cè)繪工程，尤其是低空作業(yè)。航拍自動(dòng)化的發(fā)展更加完善，配套的數(shù)據(jù)處理軟件不僅可以提高無人機(jī)的自動(dòng)化水平，還能提升無人機(jī)操作的靈活性，為無人機(jī)遙感技術(shù)提供更多技術(shù)支持，以更好地實(shí)現(xiàn)圖像的捕捉和拍攝。另外，無人機(jī)遙感技術(shù)具備自動(dòng)檢驗(yàn)功能的組合特寬角低空數(shù)據(jù)相機(jī)系統(tǒng)，能最大程度地避免獲取到的數(shù)據(jù)由于機(jī)械變形造成的誤差。同時(shí)，此系統(tǒng)創(chuàng)造性地利用邊緣現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)償相機(jī)姿態(tài)角度提升精度的方法，極大地減輕了成像系統(tǒng)的整體重量，科學(xué)替代了三軸云臺(tái)。另外，在特殊目標(biāo)獲取方面，無人機(jī)遙感技術(shù)獲取數(shù)據(jù)信息更加準(zhǔn)確，精度更高，位置更準(zhǔn)，能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)量目的的同時(shí)大幅節(jié)省人力物力。

（四）繪制影像地圖的應(yīng)用

攝影測(cè)量和遙感技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用，既能保證工程測(cè)量的連續(xù)性和最終成果的準(zhǔn)確性，又能在合理信息的支持下形成完整的影像圖，可以加強(qiáng)影像圖在工程測(cè)量中的作用，有效控制工程測(cè)量出現(xiàn)問題，滿足工程項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)要求。當(dāng)然應(yīng)用攝影測(cè)量技術(shù)和遙感技術(shù)可以對(duì)原有影像地圖中不合理的地方進(jìn)行糾偏處理，這就可以消除工程項(xiàng)目影像地圖的投影差，保證影像地圖中數(shù)據(jù)信息與工程項(xiàng)目真實(shí)狀況之間的一致性。而且在攝影測(cè)量技術(shù)和遙感技術(shù)支持下還能為影像地圖制作提供準(zhǔn)確信息，繼而發(fā)揮等高線和坐標(biāo)格網(wǎng)等基礎(chǔ)信息在工程測(cè)量以及建設(shè)方案規(guī)劃中的作用效果。提升工程測(cè)量人員和工程項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)人員對(duì)相應(yīng)影像地圖的掌握力度，發(fā)揮影像地圖以及相關(guān)技術(shù)實(shí)用價(jià)值，進(jìn)一步推進(jìn)工程測(cè)量順利開展。

（五）數(shù)字模型的應(yīng)用

在工程測(cè)量中創(chuàng)建詳細(xì)的數(shù)字模型，可以對(duì)工程的三維坐標(biāo)和相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行虛擬處理，在虛擬狀態(tài)下進(jìn)行工程測(cè)量和施工方案規(guī)劃，以滿足工程的整體施工要求，并將工程測(cè)量在工程項(xiàng)目實(shí)際建設(shè)中的作用效果展現(xiàn)出來。一般來說，對(duì)工程項(xiàng)目創(chuàng)建數(shù)字模型時(shí)，應(yīng)利用攝影測(cè)量技術(shù)和遙感技術(shù)對(duì)工程項(xiàng)目整體規(guī)模和所在區(qū)域進(jìn)行有效測(cè)量，保證最終測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和全面性，之后按照測(cè)量數(shù)據(jù)以及工程項(xiàng)目建設(shè)要求構(gòu)建完善的數(shù)字模型，使得施工人員對(duì)工程項(xiàng)目周邊環(huán)境和空間形態(tài)等方面有了清楚的了解。此外，應(yīng)用攝影測(cè)量和遙感技術(shù)進(jìn)行工程測(cè)量還能對(duì)原有設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，避免工程項(xiàng)目建設(shè)過程中因基礎(chǔ)方案不合理而出現(xiàn)問題 。逐步提升工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和全面性，保證工程測(cè)量以及相關(guān)結(jié)果的作用，這對(duì)于推進(jìn)相應(yīng)工程穩(wěn)步建設(shè)有著無可替代的作用。

（六）空中三角測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用

開展測(cè)繪工作前，應(yīng)分析測(cè)繪工作要點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，完成目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)采集。并做好空域方面的協(xié)調(diào)，利用測(cè)量工具設(shè)備針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行全面勘察，從而設(shè)計(jì)好無人機(jī)的飛行航線，從而完成空中三角測(cè)量工作。因此在使用空中三角測(cè)量技術(shù)時(shí)，需要合理使用空中加密測(cè)量技術(shù)，以此來保證測(cè)量工作的高效性。通過使用空中加密測(cè)量技術(shù)，能夠針對(duì)特定區(qū)域完成加密設(shè)計(jì)，同時(shí)也可以借助控制、管理等方法來提升攝像上的專一性。在這一環(huán)節(jié)中增加加密距離，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)特殊地形上的有效處理，保證高度偏差等方面的合理性，最大限度減少工作中的問題。對(duì)于一些比較平坦的區(qū)域來講，需要及時(shí)進(jìn)行空中三角加密處理，利用添加數(shù)量控制等方法針對(duì)邊緣位置等進(jìn)行規(guī)劃與分析。其次，應(yīng)當(dāng)運(yùn)用這一技術(shù)找準(zhǔn)加密點(diǎn)。只有做好前期準(zhǔn)備工作，才能保證后續(xù)工作的及時(shí)開展，所以在使用這一技術(shù)時(shí)，就需要從焦距、像素等方面出發(fā)，找出存在的問題，利用像素?cái)?shù)據(jù)做好調(diào)整與處理工作，及時(shí)針對(duì)后期數(shù)據(jù)等進(jìn)行全面分析，從而調(diào)整工作計(jì)劃。

結(jié)束語

總的來說，無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)極大地促進(jìn)了企業(yè)的工程測(cè)繪工作，給工程測(cè)繪工作帶來了很多便利，值得企業(yè)推廣。數(shù)字測(cè)繪技術(shù)逐漸實(shí)現(xiàn)了工程測(cè)量的信息化、數(shù)字化和智能化，數(shù)字化成圖技術(shù)憑借著自身的優(yōu)勢(shì)在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，成為新時(shí)代測(cè)繪事業(yè)發(fā)展不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，對(duì)工程的數(shù)據(jù)有了一個(gè)更加精確的測(cè)量，對(duì)建筑施工的安全性和穩(wěn)定性有一個(gè)較好的保證。雖然我國(guó)在無人機(jī)測(cè)繪中取得了很多成就，但是還需要國(guó)家和企業(yè)在技術(shù)上投入更多的精力去進(jìn)行研究，從而促進(jìn)我國(guó)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，為我國(guó)無人機(jī)測(cè)繪工作提供更多的便利條件，促進(jìn)測(cè)繪事業(yè)的發(fā)展，讓我國(guó)領(lǐng)先世界前列。