張 吉

（甘肅省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

當(dāng)前科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)作為時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，被廣泛應(yīng)用在工程測(cè)繪領(lǐng)域中，在國(guó)土資源與自然環(huán)境測(cè)繪中發(fā)揮著不可替代的作用。其精準(zhǔn)定位，通過(guò)成像數(shù)據(jù)的采集提供清晰圖像，為復(fù)雜環(huán)境下的地面測(cè)量工作提供極大的便利，可以有效保證測(cè)繪的精度，提高測(cè)繪的效率。本文圍繞無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，對(duì)其在測(cè)繪工程中的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行分析，并結(jié)合工程案例，對(duì)其進(jìn)行深入探討。

1 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 提升數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性

在傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)中，測(cè)繪人員需要購(gòu)買(mǎi)大量的專業(yè)儀器，并要到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地勘測(cè)，不僅會(huì)消耗大量的時(shí)間，有時(shí)還無(wú)法保證測(cè)量的精度。而無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)包括無(wú)人駕駛飛行器技術(shù)、數(shù)碼傳感技術(shù)以及衛(wèi)星定位技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)，可以打破地域的限制，在最短的時(shí)間內(nèi)，將所有需要測(cè)量的項(xiàng)目進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)繪，并利用信息技術(shù)將所收集到的數(shù)據(jù)信息以圖像的形式呈現(xiàn)，極大地提高了采集數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，測(cè)繪數(shù)據(jù)成果的準(zhǔn)確性得到了顯著提高。

1.2 提高工程效率

在傳統(tǒng)的測(cè)繪工作中，主要以人工輸入數(shù)據(jù)的方式開(kāi)展工作，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的處理速度較慢，不僅工作人員的工作量大，還無(wú)法保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，測(cè)繪數(shù)據(jù)也不能及時(shí)上傳到相關(guān)部門(mén)，影響工程測(cè)繪的開(kāi)展效率。而無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，借助其機(jī)載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可以在最短的時(shí)間內(nèi)，獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息和清晰的圖像。可以打破時(shí)間、空間的限制，實(shí)時(shí)進(jìn)行信息聯(lián)動(dòng)，快速地將數(shù)據(jù)信息和清晰的圖像傳入到相關(guān)部門(mén)，為后續(xù)決策提供依據(jù)。減少人工操作程序，有效降低誤差，保證測(cè)繪成果的質(zhì)量和測(cè)繪工作效率[1]。另外，無(wú)人機(jī)技術(shù)可以以圖像的形式，將信息進(jìn)行傳輸，借助其可視化的特點(diǎn)，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行及時(shí)校對(duì)，對(duì)存在誤差的部分及時(shí)調(diào)整，避免數(shù)據(jù)出現(xiàn)殘缺不全的情況，保證測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.3 降低投入成本

測(cè)繪作業(yè)具有涉及范圍廣、復(fù)雜程度高的特點(diǎn)，所以在進(jìn)行測(cè)繪工作時(shí)，需投入大量的人力、物力，產(chǎn)生較高的成本，對(duì)工程測(cè)繪企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益造成一定的影響。而與傳統(tǒng)的載人飛機(jī)或衛(wèi)星數(shù)據(jù)收集方式相比，無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，借助其遙感系統(tǒng)，可以快速地對(duì)測(cè)繪區(qū)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，測(cè)繪點(diǎn)的布置工作也較為容易，整個(gè)測(cè)繪工程均在信息技術(shù)和智能化軟件作用下進(jìn)行，使操作更加便利。減少購(gòu)買(mǎi)設(shè)備的資金投入，因其整個(gè)系統(tǒng)都是由先進(jìn)的高科技產(chǎn)品組成，制作材料多屬于碳纖維復(fù)合材料，在硬件配置方面要求較低，在提升測(cè)繪工作的準(zhǔn)確性、科學(xué)性的基礎(chǔ)上，對(duì)于數(shù)據(jù)成本的投入也相應(yīng)降低。

2 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 數(shù)據(jù)采集方面

工程建設(shè)過(guò)程中，數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度是保證工程質(zhì)量的重要前提，必須重視數(shù)據(jù)采集的精準(zhǔn)度和工作效率，為工程的后續(xù)決策提供依據(jù)。而在測(cè)繪工程地理信息數(shù)據(jù)采集中，相較于傳統(tǒng)的采集技術(shù)，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用可以最大化地保證信息采集的質(zhì)量和數(shù)據(jù)采集的效率[2]。對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集時(shí)，工作人員可以借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，根據(jù)所測(cè)繪的區(qū)域，精準(zhǔn)設(shè)計(jì)無(wú)人機(jī)的航線，并借助其自動(dòng)化特點(diǎn)，輸入相關(guān)的指令，確保其可以自行進(jìn)行飛行。運(yùn)用定位系統(tǒng)和坐標(biāo)系統(tǒng)，對(duì)所測(cè)繪區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確定位，測(cè)繪區(qū)域范圍可以清晰明確。對(duì)于所采集到的數(shù)據(jù)，借助自動(dòng)化篩選軟件，進(jìn)行復(fù)核，自動(dòng)處理不相關(guān)信息與無(wú)效信息，確保所保留下的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤。數(shù)據(jù)資料收集結(jié)束后，通過(guò)對(duì)測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行分析，建立相應(yīng)的模型，利用其直觀可視特點(diǎn)，對(duì)存在不足的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行補(bǔ)充，保證數(shù)據(jù)信息的完整性，為后續(xù)工程測(cè)繪項(xiàng)目的開(kāi)展提供依據(jù)。

2.2 圖像信息采集方面

將無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用在工程測(cè)繪中，不僅可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，在圖像信息采集方面也具有重要的作用。進(jìn)行航空攝影時(shí)，需提前對(duì)氣候環(huán)境進(jìn)行了解，將降雨、風(fēng)向等多種因素考慮到位，以保證成像的效果。在確保滿足起飛條件后，要將測(cè)繪系統(tǒng)與地面系統(tǒng)進(jìn)行緊密銜接，對(duì)各項(xiàng)飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確設(shè)定，設(shè)置到預(yù)定航線中，以此開(kāi)展圖像采集。在這一過(guò)程中，地面控制人員要對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)轉(zhuǎn)彎緩沖、飛行姿態(tài)控制以及曝光延遲補(bǔ)償拍攝等技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制。例如，在拍攝過(guò)程中，如遇到障礙物，需降低其過(guò)彎速度，以確保可以全方位地拍攝到所需測(cè)繪的區(qū)域。為避免出現(xiàn)拍攝漏洞，可以采用空中三角測(cè)量技術(shù)，及時(shí)糾正拍攝中存在的不足，并將攝像機(jī)的光圈進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以提高影像拍攝的清晰度。對(duì)于傳回到地面的數(shù)據(jù)，工作人員要認(rèn)真進(jìn)行核查，如存在缺陷的部位，要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)飛，以保證圖像清晰完整。

2.3 信息處理方面

數(shù)據(jù)信息采集后，可以借助計(jì)算機(jī)等相關(guān)技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行有效地處理，以保證數(shù)據(jù)的處理質(zhì)量與效率。（1）對(duì)于所獲取的數(shù)據(jù)信息、圖像信息要利用航測(cè)無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)程序及裝置中發(fā)射的信號(hào)，以電子信號(hào)的形式，將數(shù)據(jù)傳入到地面控制終端，進(jìn)行分析、整理，并且為保證數(shù)據(jù)的完整性，在無(wú)人機(jī)返航后，要對(duì)其相機(jī)內(nèi)的存儲(chǔ)卡進(jìn)行拷貝。（2）對(duì)于收到的數(shù)據(jù)，可以將其統(tǒng)一儲(chǔ)存在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，借助計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行整理，利用數(shù)據(jù)解壓、格式轉(zhuǎn)化等預(yù)處理程序?qū)υ即a流文件進(jìn)行解壓，使其格式數(shù)據(jù)文件可以滿足數(shù)據(jù)處理需求。對(duì)于所整理的數(shù)據(jù)要進(jìn)行分類(lèi)，將無(wú)效或異常的數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除，對(duì)整理好后的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納儲(chǔ)存，為后續(xù)工作提供數(shù)據(jù)支撐。（3）利用編號(hào)檢索功能，找到所要查找的信息，自動(dòng)匹配成DSM，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行濾波、糾正，形成數(shù)字正射影像，保證數(shù)據(jù)的處理質(zhì)量，提高數(shù)據(jù)的處理效率[3]。

2.4 低空作業(yè)方面

隨著科技的不斷進(jìn)步，在起降條件差和云層較低的區(qū)域進(jìn)行作業(yè)時(shí)，低空無(wú)人機(jī)攝影系統(tǒng)逐漸取代了傳統(tǒng)的航空攝影。因其具有靈活性和安全性的特點(diǎn)，在資源開(kāi)發(fā)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、城市建設(shè)方面被廣泛應(yīng)用，可以快速地獲取影像數(shù)據(jù)，成為無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的一項(xiàng)重要優(yōu)勢(shì)。無(wú)人機(jī)飛艇低空監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制，在原有相機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行創(chuàng)新和改善，將低寬角低空數(shù)碼相機(jī)和檢校軟件進(jìn)行結(jié)合，借助特殊的圖片重疊關(guān)系，可以對(duì)機(jī)械問(wèn)題所引起的圖像變形誤差進(jìn)行糾正，將誤差范圍降到最低，并且為保證圖片的精準(zhǔn)度，提高圖像的質(zhì)量，可以借助邊緣視覺(jué)補(bǔ)償相機(jī)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，最大化地保證影像數(shù)據(jù)的分辨度、清晰度，避免增加成像系統(tǒng)中的總重量。另外，對(duì)無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格控制，在信息技術(shù)方面，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化，進(jìn)一步提高工程測(cè)繪的效率。

2.5 測(cè)繪環(huán)境方面

進(jìn)行工程測(cè)繪時(shí)，與測(cè)繪質(zhì)量和測(cè)繪效率有著直接關(guān)系的是自然環(huán)境。因部分工程項(xiàng)目的測(cè)量環(huán)境較為惡劣，對(duì)航拍作業(yè)造成了一定的制約，如依舊采用傳統(tǒng)的測(cè)繪方式，不僅對(duì)測(cè)繪人員帶來(lái)一定的難度，還對(duì)測(cè)繪工程的質(zhì)量造成一定的影響。而無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用可以有效改善這一弊端，通過(guò)低空飛行，可以更好地開(kāi)展復(fù)雜環(huán)境中的測(cè)量工作，保證獲得數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步提高測(cè)繪作業(yè)的質(zhì)量和效率[4]。例如，應(yīng)用無(wú)人機(jī)中的影像裝置，借助無(wú)人機(jī)的遙感技術(shù)，所獲得的影像數(shù)據(jù)，可以為城市規(guī)劃工作提供重要的依據(jù)。在對(duì)城市進(jìn)行勘測(cè)時(shí)，借助該技術(shù)可以快速地完成數(shù)據(jù)采集工作，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像攝影技術(shù)將數(shù)據(jù)信息直接傳輸?shù)较嚓P(guān)部門(mén)，減少測(cè)繪人員的工作強(qiáng)度，為測(cè)繪工程的現(xiàn)實(shí)性、準(zhǔn)確性、安全性、可靠性提供重要的保障。

3 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用實(shí)例

該工程項(xiàng)目作業(yè)范圍為白銀市建成區(qū)（白銀區(qū)、平川區(qū)），地處黃河上游，甘肅省中東部，位于北緯35°33′-37°38′，東經(jīng)103°33′-105°34′之間，地勢(shì)主要以山區(qū)、平原、丘陵為主，地勢(shì)較為復(fù)雜。該項(xiàng)目主要是對(duì)白銀市城市綠地資源的種類(lèi)、數(shù)量和分布情況進(jìn)行測(cè)繪，作業(yè)范圍面積約75km2，其中白銀區(qū)約53km2，平川區(qū)約22km2，利用航測(cè)遙感技術(shù)，對(duì)整個(gè)建成區(qū)進(jìn)行航拍、像控測(cè)量、生成正攝影像。對(duì)建城區(qū)綠地現(xiàn)況進(jìn)行分析、處理、呈現(xiàn)、統(tǒng)計(jì)，編繪綠地現(xiàn)況測(cè)繪成果，提交相關(guān)管理部門(mén)決策使用，推進(jìn)城市園林綠化建設(shè)水平。

3.1 測(cè)繪前準(zhǔn)備工作

組織實(shí)施機(jī)構(gòu)主要包括資料收集小組、遙感影像處理小組、數(shù)據(jù)生產(chǎn)小組、技術(shù)試驗(yàn)小組、圖件制作小組以及質(zhì)量控制小組；人員配置方面共計(jì)投入50人以上，其中項(xiàng)目負(fù)責(zé)人1名、技術(shù)負(fù)責(zé)人1名、生產(chǎn)作業(yè)人員42名；設(shè)備配置方面所需配置的主要軟件包括操作系統(tǒng)、遙感影像處理軟件、影像解譯軟件、數(shù)據(jù)采集軟件、外業(yè)核查軟件、專業(yè)制圖軟件等，技術(shù)流程如圖1。

圖1 工作技術(shù)流程圖

3.2 無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪作業(yè)

在獲取測(cè)繪數(shù)據(jù)時(shí)，采用光環(huán)Pro無(wú)人機(jī)進(jìn)行作業(yè)。在對(duì)地貌進(jìn)行測(cè)繪時(shí)，主要借助無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，以無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)為核心，以測(cè)量技術(shù)和攝影技術(shù)為輔助，借助空三算法對(duì)獲得的信息進(jìn)行整理、修正，以保證數(shù)據(jù)資料的權(quán)威性。保證信息數(shù)據(jù)無(wú)誤后，以高分辨率衛(wèi)星影像、控制成果及DEM數(shù)據(jù)為基本資料，對(duì)全色影像進(jìn)行正射糾正，將全色影像與多光譜影像進(jìn)行融合，對(duì)其色彩進(jìn)行調(diào)整，使其生成正射遙感影像數(shù)據(jù)。保證信息數(shù)據(jù)無(wú)誤后，將其以標(biāo)準(zhǔn)化的格式進(jìn)行輸入，生成測(cè)繪圖像。數(shù)據(jù)采集后，以計(jì)算機(jī)為載體，構(gòu)建區(qū)域控制網(wǎng)，將相關(guān)信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)中，借助正射影像對(duì)其進(jìn)行校正。

3.3 綠地信息外業(yè)調(diào)查

該項(xiàng)目在進(jìn)行外業(yè)調(diào)查時(shí)，地面像控點(diǎn)利用中海達(dá)V60RTK進(jìn)行測(cè)量，用國(guó)家2000坐標(biāo)系套用白銀市城建坐標(biāo)系，按照500～800m方格網(wǎng)進(jìn)行布控，此次像控點(diǎn)的平面誤差為±10cm，高程誤差為±15cm，總共飛行17個(gè)架次，在外業(yè)完成后，利用0.2分辨率畫(huà)面的正攝影像圖，結(jié)合0.8m 衛(wèi)星遙感正攝影像圖進(jìn)行各類(lèi)綠地的矢量化統(tǒng)計(jì)。

3.4 質(zhì)量控制分析

經(jīng)過(guò)公司作業(yè)人員的自查及質(zhì)檢部最終檢查，本項(xiàng)目數(shù)據(jù)精度良好，地理要素采集正確、完整，提交成果資料完整，各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)核算正確、可靠，可以為后續(xù)白銀市城市綠地規(guī)劃與建立城市綠地信息數(shù)字化平臺(tái)，提供數(shù)字化成果資料。

4 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用建議

（1）工程測(cè)繪在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，因地形、地質(zhì)存在不同，測(cè)量范圍內(nèi)的特征也存在著不同。為保證無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)順利落實(shí)，確定好關(guān)鍵點(diǎn)測(cè)量位置，可以對(duì)測(cè)量網(wǎng)進(jìn)行精心布置，安裝無(wú)線GPS設(shè)備，將測(cè)量精度的誤差降到最低，以保證可以快速準(zhǔn)確接收到數(shù)據(jù)信息。

（2）受自然環(huán)境等不確定因素的影響，在測(cè)繪過(guò)程中測(cè)繪的目標(biāo)可能會(huì)發(fā)生改變。為保證測(cè)繪質(zhì)量，準(zhǔn)確確定檢測(cè)點(diǎn)的位置，加強(qiáng)對(duì)測(cè)繪過(guò)程的監(jiān)督管理工作，形成全面有效的監(jiān)測(cè)網(wǎng)，在發(fā)生異常情況時(shí)，可以快速地對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。

（3）無(wú)人機(jī)飛行技術(shù)水平與測(cè)繪結(jié)果的質(zhì)量有著直接的關(guān)系，為確保無(wú)人機(jī)的整個(gè)飛行過(guò)程在可控范圍內(nèi)，必須加強(qiáng)工作人員的培訓(xùn)教育工作，確?？梢允炀毜卣瓶?zé)o人機(jī)飛行，以保證所獲取數(shù)據(jù)資料的精準(zhǔn)、可靠。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用對(duì)測(cè)繪工程項(xiàng)目具有重要的作用，符合現(xiàn)代化測(cè)繪工程的需求，為工程建設(shè)提供了重要的保障。應(yīng)用無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)不僅可以降低投入成本，保證工程的測(cè)量成果質(zhì)量，還進(jìn)一步提高了工程效率，必須高度重視。加強(qiáng)優(yōu)化無(wú)人機(jī)的測(cè)繪流程，提升測(cè)繪工程的精準(zhǔn)度，以確保在測(cè)繪工程中發(fā)揮更大的價(jià)值。