辛明明

近年來，我國無人機(jī)遙感技術(shù)在社會各個領(lǐng)域運用廣泛，無人機(jī)作為一項新機(jī)械設(shè)備，使用效果非常好，可以廣泛的運用到社會各個領(lǐng)域當(dāng)中，在工程測繪當(dāng)中可以展現(xiàn)出其獨特的優(yōu)勢。無人機(jī)遙感技術(shù)是在無人機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上，將無人駕駛飛行器技術(shù)、遙感技術(shù)、通信技術(shù)、GPS定位技術(shù)等各項技術(shù)緊密結(jié)合，并將其應(yīng)用到地理信息測繪測量層次的技術(shù)手段，該技術(shù)具備智能化、自動化、專業(yè)化等諸多特點。當(dāng)前無人機(jī)遙感技術(shù)已經(jīng)廣泛運用到了土地資源測繪領(lǐng)域，并且在世界各個國家成為了研究重點，更是我國未來遙感技術(shù)發(fā)展的重點方向之一。借助無人機(jī)遙感技術(shù)手段，可以實現(xiàn)實時、動態(tài)化修改更新地理信息，為區(qū)域農(nóng)業(yè)建設(shè)、環(huán)境治理、土地開發(fā)、國土資源利用等工作奠定基礎(chǔ)?；诖?，本文探究航空無人機(jī)測量在地形測繪中的應(yīng)用。

1 地形測繪技術(shù)的自動化

1.1 GPS全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用

GPS是GlobalPositioningSystem的簡稱，與傳統(tǒng)方法不同的是，只要選擇合適的點位、觀測方法及觀測時間，使用合適的GPS接收機(jī)和解算軟件就可進(jìn)行測量工作。GPS技術(shù)的抗干擾性好，能最大程度地減少因地形、氣候、天氣等外界因素對測繪結(jié)果的影響；同時，GPS技術(shù)具有保密性，在相對定位時運用-6GPS靜態(tài)觀測技術(shù)可以使結(jié)果達(dá)到10以上，絕對定位達(dá)到毫米級，誤差極??；隨著測繪技術(shù)的不斷革新，GPS-RTK測量所用的時間大大減少，部分站點測量用時不超一分鐘，測量結(jié)果就能出來，極大地提高了工作效率；依托網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，GPS測量的自動化監(jiān)測水平越來越高，測量的操作方法也更加簡單，測繪員不需要到現(xiàn)場就能進(jìn)行遠(yuǎn)程測繪就可實時傳輸，不僅降低了危險地區(qū)的測量難度，提高了測繪工作效率，而且降低了測量過程的危險性，提高了測繪人員的安全系數(shù)。gpsrtk（realtimekinematic）技術(shù)，是始于20世紀(jì)90年代初的一種全天候、全方位的新型測量系統(tǒng)，又稱“載波相位動態(tài)實時差分技術(shù)”，是基于載波相位觀測值基礎(chǔ)上的實時動態(tài)定位技術(shù)，也是目前能適時、準(zhǔn)確地確定待測點位置的最佳方式。gpsrtk具有定位精度高且精度分布均勻、速度快、效率高、觀測時間短、方便靈活、測程不受限制、不受通視條件影響等優(yōu)點，可以直接獲取圖根級別控制成果，也可以直接測繪地形碎部點，使測繪過程變得簡單高效。目前，GPS在測繪工作中仍然存在一些問題。比如，可能會出現(xiàn)機(jī)械設(shè)備不準(zhǔn)確、測量過程中信號干擾等問題。因為GPS技術(shù)在測量中根據(jù)不同衛(wèi)星系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所以應(yīng)將GPS點安裝在平坦空曠、視野良好、信號良好的位置，避開高電磁干擾、多路徑效應(yīng)的地方，測繪人員在工作中也要選擇合適的位置進(jìn)行觀測，以獲得準(zhǔn)確的測量結(jié)果。

1.2 無人機(jī)遙感技術(shù)

無人機(jī)遙感技術(shù)的外在形式多種多樣，最主要和最常用的有4種類型：固定翼無人機(jī)、無人直升機(jī)、多旋無人機(jī)、無人飛艇。固定翼無人機(jī)，其機(jī)翼不可改變，但小巧易于拆卸，使用時噪聲較小、隱蔽性強(qiáng)，動能為電能；無人直升機(jī)如同直升飛機(jī)一般升降，其有多個螺旋槳，能在空中穩(wěn)定懸停，在合理的高度下能更直觀地對工程進(jìn)行勘測，不僅有助于工程施工，還能得到更精確的數(shù)據(jù)；無人機(jī)飛艇則是利用空氣中上升的飄浮力，實現(xiàn)如在地面上一般控制飛行狀態(tài)，其所運用的項目范圍也極其廣泛。無人機(jī)遙感技術(shù)在應(yīng)用過程中能充分利用各種數(shù)據(jù)處理功能，實現(xiàn)低空采集，保證數(shù)據(jù)的實時有效傳輸和傳輸?shù)母叻直媛省＋@取特殊目標(biāo)信息通常存在較大的難度，如工程項目、軍事設(shè)施及文物信息的獲取等。在開展大比例尺地形圖測繪過程中，對于目標(biāo)區(qū)域文物建筑信息的測量，通過傳統(tǒng)遙感技術(shù)很難獲取目標(biāo)區(qū)域的信息數(shù)據(jù)，而通過無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用，便可針對這些特殊目標(biāo)開展詳細(xì)測量工作，從而獲得全面的測量數(shù)據(jù)，不僅測量精度高、效率快，而且使大比例尺圖幅成圖效率得到大幅提升，有效控制成本投入。

1.3 GPSRTK技術(shù)在地籍地形測量工作中的應(yīng)用優(yōu)勢

①大幅度降低人力物力資源消耗。在地形地籍測量時，人工實測的作業(yè)量相對較大，需要大量使用人力資源和設(shè)備儀器，GPSRTK技術(shù)可以使地籍地形測量的難度大幅度降低，防止儀器來回搬運以及大量人工作業(yè)造成的經(jīng)濟(jì)損失和物料損耗，減少測量過程中人力、物力的消耗。傳統(tǒng)測繪過程中需要組織一個團(tuán)隊?wèi)?yīng)用各種傳統(tǒng)儀器對地形地貌進(jìn)行精準(zhǔn)測量，會耗費大量的時間。而GPSRTK技術(shù)產(chǎn)生后，只需要一個人布設(shè)好相應(yīng)的流動站和基準(zhǔn)站，就可以完成測繪，而且數(shù)據(jù)能夠直接上傳到后臺，減少了人工觀測、人工計算和繪圖的時間，大幅度提升了地籍測繪的效率。②數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高。在GPSRTK技術(shù)應(yīng)用于地籍地形測量過程中，數(shù)據(jù)精準(zhǔn)也是其一個重要優(yōu)點。我國幅員遼闊，各地區(qū)的地形地理環(huán)境各不相同，因為地形的限制很多時候無法靜態(tài)作業(yè)，需要智能化地通過動態(tài)作業(yè)對圖形進(jìn)行捕捉，完成測量。在此過程中會出現(xiàn)各種干擾因素，導(dǎo)致結(jié)果誤差較大。通過RTK技術(shù)可以有效地將該問題解決，只需要在對應(yīng)位置獲得衛(wèi)星追蹤信息，就可以對地形地貌的幾何信息進(jìn)行準(zhǔn)確捕捉，并且通過載波相位觀測值完成實時動態(tài)定位，獲取精準(zhǔn)的定位結(jié)果，可以保證地基地形測量結(jié)果的精度達(dá)到厘米級。

1.4 無人機(jī)航測技術(shù)

無人機(jī)航測技術(shù)的快速發(fā)展，特別是免像控技術(shù)的發(fā)展，通過硬、軟件結(jié)合的方式，為海岸帶地形測量、近海海洋測繪提供了一種新的外業(yè)數(shù)據(jù)采集作業(yè)模式和解決方案，降低了外業(yè)工作的勞動強(qiáng)度，大大提高了作業(yè)效率和外業(yè)作業(yè)安全，實際測量實踐表明，無人機(jī)航測系統(tǒng)可以滿足業(yè)務(wù)化生產(chǎn)作業(yè)的要求，具有較好的實用性，與常規(guī)測量相比較，有以下優(yōu)點：①測量精度高：通過試驗驗證，無人機(jī)免像控航測系統(tǒng)理論和實際精度都能夠滿足規(guī)范要求，無人機(jī)低空航攝平臺不受浪涌的影響，作業(yè)過程中姿態(tài)傳感器能夠保持良好的穩(wěn)定性，而且可以搭載高精度數(shù)碼成像設(shè)備，使分辨率達(dá)到厘米級。②測區(qū)適應(yīng)能力強(qiáng)：免像控?zé)o人機(jī)航測系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、操作簡單，可以在較短時間內(nèi)獲取航拍數(shù)據(jù)，并且采用免像控系統(tǒng)，對于海島、基巖海岸、養(yǎng)殖區(qū)范圍等難以施測得區(qū)域進(jìn)行測量，可以不受地形限制，極大提高了海域地形的測量效率。③操作簡單可靠：無人機(jī)飛行操作自動化、智能化程度高，無人機(jī)能夠按既定航線自主飛行、拍攝，人工干預(yù)少，故障能夠自動診斷警示，便于培訓(xùn)和掌握。

1.5 GIS在地形測繪中的應(yīng)用

①精細(xì)數(shù)據(jù)測量。需要對比較精密細(xì)致的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量處理的時候，就可以采用地理信息系統(tǒng)。以點構(gòu)線、以線構(gòu)面，通過確定物質(zhì)上各個點的位置來以線構(gòu)成面，再構(gòu)成空間，從而將此物質(zhì)的數(shù)據(jù)信息收集起來。但是，如此一來，數(shù)據(jù)量就會顯著增大，所以此系統(tǒng)就需要增加數(shù)據(jù)檢測功能，一旦發(fā)現(xiàn)異?；蛘咤e誤數(shù)據(jù)就需要再一次進(jìn)行檢查。另外，這個系統(tǒng)要盡可能多的減少需要定位的點，此方法可以降低誤差，使測量的準(zhǔn)確性得到有效保證。②數(shù)據(jù)處理。測繪，顧名思義就是對現(xiàn)有物質(zhì)的檢測和表達(dá)輸出。數(shù)據(jù)處理有兩種方式，一種是人工處理，另一種是設(shè)備處理，但是由于數(shù)據(jù)量十分巨大，所以大部分會選擇利用設(shè)備進(jìn)行處理。當(dāng)數(shù)據(jù)收集好后，首先需要對收集好的數(shù)據(jù)進(jìn)行破譯處理，然后轉(zhuǎn)換成可以被利用和識別的信息之后再進(jìn)行轉(zhuǎn)換。流程主要分為：數(shù)據(jù)采集；將采集好的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存；將采集好的數(shù)據(jù)處理好之后再傳輸出去。數(shù)據(jù)處理這一環(huán)節(jié)是最重要的環(huán)節(jié)，如果這一步出現(xiàn)了問題，那么采集來的數(shù)據(jù)將會作廢，之后傳輸出的內(nèi)容也是錯的，所以為了保證結(jié)果準(zhǔn)確，并且可以進(jìn)行利用，一定要將數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)重視起來。工作人員也要不定期檢查系統(tǒng)是否存在錯誤，也可以通過采用地理信息系統(tǒng)來確定采集來的各個數(shù)據(jù)之間相連，然后再對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和儲存。不同的數(shù)據(jù)之間肯定是有差異的，對差異比較大的數(shù)據(jù)就要構(gòu)建模型，將它們轉(zhuǎn)化成其他類型的數(shù)據(jù)供識別。

2 無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)內(nèi)容

隨著人們對科學(xué)技術(shù)的深入研究，無人機(jī)航測技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展，且該項技術(shù)的優(yōu)勢也在發(fā)展過程中逐漸放大。無人機(jī)是航測系統(tǒng)的主要飛行平臺，非量測數(shù)碼相機(jī)是其不可缺少的搭載設(shè)備之一，通過獨有的飛行控制系統(tǒng)實現(xiàn)航跡規(guī)劃的目標(biāo)，依靠獲取精準(zhǔn)度極高的地面影像數(shù)據(jù)繪制大比例尺地形圖。航線規(guī)劃軟件和質(zhì)量評控軟件是無人機(jī)航測平臺的主要控制軟件。前者可以依據(jù)測量區(qū)域范圍、航向的重疊度、旁向重疊度等相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，自動規(guī)劃出航線方案，以此達(dá)成無人機(jī)的自動飛行目標(biāo)及實時控制目的。后者在測量現(xiàn)場即可直接把控航拍質(zhì)量，通過現(xiàn)場補(bǔ)飛的方式完善有瑕疵的航片，避免影響后續(xù)工作，全面保障航測現(xiàn)場質(zhì)量能通過相關(guān)驗收標(biāo)準(zhǔn)。室內(nèi)影像數(shù)據(jù)處理是完成航空影像量測及解譯的主要手段。地形、氣候不會對航空攝影的相關(guān)影像產(chǎn)生影響，故此可以更直觀、更客觀地將物體及目標(biāo)的真實狀態(tài)反映出來。技術(shù)人員可以從影像資料中獲取更多的實用數(shù)據(jù)和相關(guān)信息，為后續(xù)成果輸出提供便利。

3 航空攝影測量發(fā)展現(xiàn)狀

航空攝影測量是指通過各類飛行器與航攝儀器對地面進(jìn)行連續(xù)拍攝，在二者聯(lián)合應(yīng)用中，控制其對地面目標(biāo)控制點進(jìn)行測量、調(diào)會、立體測繪等，結(jié)合實際拍攝的圖片，最終實現(xiàn)對目標(biāo)控制點的地形圖的繪制。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也在不斷進(jìn)步，而航天航空的發(fā)展也不僅僅局限于飛機(jī)的研制、使用和對外太空的探索，更多的是對飛行器具的研究，使飛行器具為國家的發(fā)展做貢獻(xiàn)，航空攝影測量技術(shù)的發(fā)展正是科技研究人員對這一目標(biāo)努力的結(jié)果。航空攝影測量技術(shù)如今逐漸向無線自動化和信息化不斷變，利用無人飛行器配合信息技術(shù)，能對地面目標(biāo)實施精準(zhǔn)測量，例如，其中的地理信息系統(tǒng)重點對地面進(jìn)行定點測量，而數(shù)字遙感系統(tǒng)更是具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)儲蓄功能，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存等。此項技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，在地質(zhì)勘察以及海洋監(jiān)測等諸多方面發(fā)揮著巨大作用，對中國社會的發(fā)展作出巨大貢獻(xiàn)。

4 無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在地形測量中的實踐及應(yīng)用要點

4.1 測量繪圖和外業(yè)補(bǔ)測技術(shù)的應(yīng)用

當(dāng)利用無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)獲得工程區(qū)域相關(guān)數(shù)據(jù)信息時，可以借助與其有關(guān)的技術(shù)軟件深度分析所得地形數(shù)據(jù)，依據(jù)我國地形測繪的相關(guān)要求，創(chuàng)建CAD數(shù)字化模型，以實際地形之間的差距為基礎(chǔ)對信息內(nèi)容進(jìn)行轉(zhuǎn)變利用，為后續(xù)圖像數(shù)據(jù)的分析工作提供便利。將無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)融入工程測繪中具有極高的應(yīng)用價值，但其也存在一些不足之處。綜合分析可以看出，該項技術(shù)可以有效提高測量工作的效率和質(zhì)量，但是當(dāng)遇到地形較為復(fù)雜的工程地區(qū)時，無法全面、準(zhǔn)確地對地形信息進(jìn)行收集，這時就需要進(jìn)行外業(yè)補(bǔ)測。外業(yè)補(bǔ)測技術(shù)是用來填補(bǔ)首次地形測量數(shù)據(jù)不足之處的關(guān)鍵手段。在開展外業(yè)補(bǔ)測工作時，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)對無人機(jī)測繪得到的主要信息內(nèi)容進(jìn)行核對檢查，判斷小范圍內(nèi)航空攝影測量所得的測量數(shù)據(jù)是否存在錯誤，這是不可缺少的一項工作。在這之后，相關(guān)技術(shù)人員還應(yīng)對測量工程區(qū)域的地理位置和具體地形狀況再次進(jìn)行核對，通過核對測量工作的難度系數(shù)，找到其隱蔽系數(shù)高的地點實行人工外業(yè)補(bǔ)測工作。

4.2 空中三角測量技術(shù)

空中三角測量技術(shù)也是開展無人機(jī)航空拍攝過程中十分常見的技術(shù)之一，該技術(shù)的實施主要是通過相關(guān)的航空數(shù)碼攝像器材完成整體地形圖的測量工作。在實際工作過程中往往會面臨一些問題，在這樣的情況下，為進(jìn)一步確保測量工作的穩(wěn)定，應(yīng)加強(qiáng)對空中三角測量技術(shù)的應(yīng)用?？罩腥菧y量技術(shù)的主要功能就是將地形圖測量工作保證在一定科學(xué)化水平，從而進(jìn)一步實現(xiàn)測量工作流程的優(yōu)化。除此之外，在完成相應(yīng)的測繪步驟之后還需要對其中的細(xì)節(jié)部分加強(qiáng)研究，有效確保測量數(shù)據(jù)與測繪地點可以一一對應(yīng)，最大限度地保證測量工作參數(shù)數(shù)據(jù)與地形圖測繪比例的完善，不斷滿足測繪工作發(fā)展的整體需求。由此進(jìn)一步看出，要想充分發(fā)揮空中三角測量技術(shù)的重要作用，就要加強(qiáng)對細(xì)節(jié)的把控，進(jìn)而全面推動測繪工作。

4.3 無人機(jī)補(bǔ)測技術(shù)

無人機(jī)補(bǔ)測技術(shù)也是無人機(jī)地形測繪過程中十分重要的技術(shù)之一，即通過補(bǔ)測的方式滿足測繪工作的相關(guān)需求。在開展地形圖測繪的時候首先要對測量區(qū)域加以規(guī)劃，同時完成內(nèi)部參數(shù)的調(diào)整，對于人力難以涉及的區(qū)域，可以采用無人機(jī)測繪的方法，從而有效確保數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性與時效性。在此過程中，一旦出現(xiàn)了誤差就需要進(jìn)行重新測繪，但難免會造成工作重復(fù)與資源浪費；而無人機(jī)補(bǔ)測技術(shù)的應(yīng)用可以有效解決這一問題，不僅可以保證整體測繪工作質(zhì)量，還可以有效節(jié)省人力與測量周期。無人機(jī)補(bǔ)測技術(shù)的應(yīng)用也存在著一定弊端，就是會對測繪工作的視覺效果造成影響。面對這樣的問題，通過人工輔助測量的方法加強(qiáng)對無人機(jī)測量的管控，有效確保數(shù)據(jù)精度。值得注意的是，在開展測繪工作的時候應(yīng)保證對預(yù)定參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，從而確保測繪工作的科學(xué)性與合理性。

4.4 科學(xué)檢查檢修設(shè)備性能

想要確保無人機(jī)遙感技術(shù)在地形工程地形測繪中的高質(zhì)量應(yīng)用，就應(yīng)該確保無人機(jī)測繪設(shè)備運行高效性與精準(zhǔn)。工程單位必須要定期對無人機(jī)測繪設(shè)備進(jìn)行檢修試運行，對各項性能進(jìn)行檢查。嚴(yán)格按照無人機(jī)測繪設(shè)備運行標(biāo)準(zhǔn)開展性能檢查，在應(yīng)用之前進(jìn)行性能調(diào)試，制定出完善的設(shè)備檢修、檢查方案，杜絕出現(xiàn)影像重疊、模糊、清晰度不高、色彩問題等內(nèi)容。此外，還需要對通訊設(shè)備、電源系統(tǒng)、地面電臺等配套設(shè)施進(jìn)行檢查，以便于無人機(jī)測繪工作獲取影像數(shù)據(jù)之后可以第一時間精準(zhǔn)傳輸，確保無人機(jī)測繪影像數(shù)據(jù)的應(yīng)用質(zhì)量。在進(jìn)行地形工程地形測繪的過程中，難免會因為外界因素、人為因素等影響，導(dǎo)致突發(fā)狀況。為了避免突發(fā)情況對地形工程地形測繪質(zhì)量帶來的影響，在開展地形工程地形測繪之前，對天氣、周圍地形情況進(jìn)行嚴(yán)格管控，確保地形工程地形測繪工作安全實施，制定出完善應(yīng)急預(yù)案。

5 航空拍攝技術(shù)在地形工程測量應(yīng)用時的注意事項

5.1 按照設(shè)計圖紙來進(jìn)行選點工作

①在埋石過程中需要選擇交通便利的地點開展工作，以此便于航空拍攝設(shè)備放置以及操作作業(yè)的完成；②若是運用無人機(jī)進(jìn)行拍攝操作，為減少作業(yè)執(zhí)行過程中出現(xiàn)拍攝視線被遮擋的情況，需要在拍攝過程中選擇視野開闊、空中沒有障礙物的地區(qū)，并選擇水域較小的區(qū)域；③在選點過程中，需要認(rèn)真仔細(xì)、謹(jǐn)慎入微，嚴(yán)格開展選點工作。

5.2 航高和攝影比例的確定

在拍攝過程中圖片的傾斜角要小于等于3°，若是存在誤差，需立即停止拍攝，并對攝影測量方式進(jìn)行抽查，使得成圖質(zhì)量得以有效提升和保障。為擴(kuò)大圖片拍攝過程中包含的區(qū)域，使其能覆蓋整個繪制區(qū)域應(yīng)當(dāng)對重疊度進(jìn)行限制，在其小于最小限定值時，應(yīng)根據(jù)實際需要增加航班，提升飛行測量效果。在拍攝完成后，在對航線圖像彎曲度進(jìn)行處理的過程中需要對其進(jìn)行控制，使其不得超過3%。

6 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前我國無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種類工程測繪項目中。對于地形測繪工程，由于工程量大、工期長等特點，傳統(tǒng)測量項目時效性不高，已不能滿足工程測繪要求?；诖?，將無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)應(yīng)用在該項目中能夠有效改善傳統(tǒng)測量工作中存在的不足。在此過程中，工作人員要從無人機(jī)設(shè)備的選擇入手，注意航線設(shè)計、數(shù)據(jù)處理等工作，嚴(yán)格把控各個測量環(huán)節(jié)，以便提高測量精度，保障地形測繪無人機(jī)航空攝影測量工作取得良好效果，為地形測繪工程后續(xù)施工奠定基礎(chǔ)。