文／江國強 蚌埠市建筑設(shè)計研究院集團有限公司 安徽蚌埠 233000

引言：

當(dāng)前無人機航測成為傳統(tǒng)航空攝影測量的有力補充，在測繪工程中體現(xiàn)出精細準(zhǔn)確、機動靈活、高效快速、適用范圍廣、作業(yè)成本低等優(yōu)勢，而無人機技術(shù)的應(yīng)用范圍也在擴大，通過技術(shù)人員操控?zé)o線遙控設(shè)備完成相關(guān)測繪任務(wù)。無人機在測繪工程中形成了完整的系統(tǒng)，其主要由飛行器、地面控制系統(tǒng)、地面維護系統(tǒng)和發(fā)射回收系統(tǒng)組成，并且自動化和智能化水平逐漸提升，以下進行相關(guān)分析。

1、無人機技術(shù)的優(yōu)勢

近年來無人機越來越多的出現(xiàn)在人們視野，而無人機遙感技術(shù)也逐漸成熟，深刻的推動著建筑行業(yè)發(fā)展與智慧城市建設(shè)（如圖1），整體來看無人機測繪技術(shù)的主要優(yōu)勢體現(xiàn)在如下方面：

圖1 無人機進行測繪

1.1 靈活性強

無人機是一種飛行器，并且體積小巧，在起飛、降落與飛行調(diào)整的過程中可以靈活調(diào)整，并且無人機一般在低空環(huán)境下應(yīng)用，所以受到的氣候環(huán)境的干擾較小。此外，相比大型的飛行器，無人機可以在較小的平整地面起降[1]。

1.2 測繪效率高

相比傳統(tǒng)的測繪技術(shù)，無人機技術(shù)應(yīng)用范圍廣并且適應(yīng)性強，在測繪工程當(dāng)中如果所在區(qū)域測繪遇到突發(fā)事件，或者對時間要求較高可通過無人機解決，由此提升問題處理效率，減少財產(chǎn)損失。當(dāng)前無人機的整體續(xù)航能力也得到了顯著提升，單次可以完成幾百m2的測繪任務(wù)，并且處于林區(qū)、山區(qū)等特殊環(huán)境依舊可以完成影像獲取任務(wù)，為相關(guān)單位了解地理信息帶來幫助[2]。

1.3 信息處理快

技術(shù)人員利用無人機進行目標(biāo)區(qū)域測繪的過程中能夠迅速捕捉目標(biāo)對象，并保證測繪結(jié)果具有全面性，以往的測繪工程中會由于范圍領(lǐng)域不明確問題影響測繪精確性，而無人機搭載了高分辨率攝像設(shè)備，由此滿足對目標(biāo)區(qū)域信息的全面采集。

1.4 監(jiān)測尺度大

新時期無人機所搭載的軟件和硬件設(shè)施不斷升級，技術(shù)人員可以通過性能優(yōu)異的無人機技術(shù)監(jiān)測目標(biāo)，并結(jié)合測繪工作實際情況對監(jiān)測尺度調(diào)整，由此對測量范圍精準(zhǔn)控制，并根據(jù)社會實際需求擴大或縮小范圍。此外，無人機能夠?qū)δ繕?biāo)區(qū)域真實狀態(tài)真實體現(xiàn)，并通過三維成像技術(shù)可視化呈現(xiàn)，最終為相關(guān)單位提供重要的參考信息。

1.5 開放性強

在工程測繪工作開展過程中單一應(yīng)用遙感技術(shù)難以保證測繪工作質(zhì)量，所以技術(shù)人員可以實現(xiàn)遙感技術(shù)和其它技術(shù)結(jié)合，通過無人機技術(shù)能夠拓展應(yīng)用效果，實現(xiàn)優(yōu)勢互補[3]。

1.6 使用成本低

從設(shè)備成本控制的角度講，無人機相比大型飛行器的油耗更低，并且在維護方面更加便捷，無需在測繪過程中投入過多的人力和物力。此外，無人機搭載攝像設(shè)備后即可投入工作，整體運輸成本可以處于較低狀態(tài)。

1.7 安全性好

以往在測繪工程中受到地形因素影響明顯，尤其是在復(fù)雜的自然環(huán)境下測繪人員深入現(xiàn)場存在較大的安全隱患。隨著無人機出現(xiàn)在人們視野，結(jié)合多種測繪技術(shù)后可以無需測繪人員到達指定位置即可掌握現(xiàn)場情況，其中操控人員可以實現(xiàn)其自動起航與返航，進而代替作業(yè)人員相關(guān)工作，使得測繪工作效率大大提升。

2、測繪工程中無人機的應(yīng)用要點

2.1 用于自然環(huán)境較差的地區(qū)

工程測繪人員開展測繪工作前期需要分析目標(biāo)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境，然而在偏遠地區(qū)測繪工作容易受到惡劣環(huán)境影響，比如地勢較高、云層偏低、風(fēng)力較大將難以保證攝影技術(shù)作用的發(fā)揮，通過無人機遙感技術(shù)能夠降低氣候地形等因素的影響，進而保證測繪效率和測繪精確性。此外，在監(jiān)測地震、洪水等自然災(zāi)害中也可以利用無人機掌握區(qū)域環(huán)境特征，進而提升救援工作效率。新時期全社會對航空攝影技術(shù)提出了更高要求，所以測繪人員也需要加強技術(shù)探索，進而適應(yīng)更為復(fù)雜的自然環(huán)境，而無人機的出現(xiàn)可以滿足以上要求[4]。

2.2 用于信息采集

技術(shù)人員對地理信息采集的過程中可以應(yīng)用無人機技術(shù)，以往的測繪技術(shù)難以保證測繪數(shù)據(jù)的精確性，也難以體現(xiàn)地理信息的本質(zhì)規(guī)律。而應(yīng)用無人機并結(jié)合遙感技術(shù)能夠確定最佳飛行線路，并且在自動加密方式下能夠確保采集信息安全，完成信息采集之后還可以通過系統(tǒng)自動刪除無效信息。此外，技術(shù)人員可以進行監(jiān)測結(jié)果建模，通過可視化的模型進一步提升測繪工作成效。

2.3 用于信息處理

以往的測繪模式下所消耗的人力物力較大，并且工作效率偏低。近年來無人機技術(shù)飛速發(fā)展，在信息處理方面效率更高，比如礦山勘測工程當(dāng)中利用無人機能夠保證測繪的深度和廣度，進而通過采集的數(shù)據(jù)掌握礦山周邊地質(zhì)環(huán)境，科學(xué)制定施工方案，降低對周邊生態(tài)環(huán)境帶來的不利影響。此外，無人機可實現(xiàn)低空飛行，由此獲得大量的物理信息，技術(shù)人員再對采集信息進行處理。

2.4 用于影像資料

測繪人員在無人機平臺選擇的過程中需要分析測繪任務(wù)以及地理環(huán)境，之后控制無人機飛行線路、高度、速度，合理設(shè)置轉(zhuǎn)換緩沖以及曝光延遲等參數(shù)。無人機飛行過程中旋轉(zhuǎn)偏角偏大，這也對操控人員技術(shù)提出較高要求。此外，需要科學(xué)應(yīng)用空中三角測量技術(shù)，進而實現(xiàn)信息高質(zhì)量采集，避免出現(xiàn)漏拍情況。此外，需要利用無人機技術(shù)平臺功能自動修正數(shù)據(jù)，由此提升拍攝信息精確性。

2.5 用于低空飛行

在以往航空拍攝期間部分區(qū)域條件難以滿足數(shù)據(jù)的信息采集，其中飛行設(shè)備在云層較低情況下控制難度較大，所以操控人員可通過無人機進行低空數(shù)據(jù)采集，設(shè)計過程中需要對無人機設(shè)備跟蹤操作，利用遠距離控制指令，確保其飛行安全，由于無人機體型小、重量輕，更能適應(yīng)復(fù)雜的地形，由此進行信息資料的完整采集[5]。

2.6 用于工程測繪

在工程測繪過程中應(yīng)用無人機遙感技術(shù)需要科學(xué)設(shè)定飛行線路，了解試飛條件以及現(xiàn)場環(huán)境。在作業(yè)過程中也需要利用定位系統(tǒng)，之后通過三維模型進行拍攝畫面處理，由此獲取坐標(biāo)系統(tǒng)，讓被測繪對象清晰呈現(xiàn)。采集和處理測繪數(shù)據(jù)期間可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步備份，無人機遙感技術(shù)的一大優(yōu)勢在于數(shù)據(jù)處理，并且所處理的數(shù)據(jù)能夠通過無壓縮格式存儲，之后在地理信息系統(tǒng)支持下把數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)傳感器，無人機自動變焦數(shù)碼相機能夠真實記錄數(shù)據(jù)。

3、測繪工程中無人機的實際應(yīng)用

無人機搭載的攝像裝置能夠用于城市規(guī)劃，滿足城市道路、建筑監(jiān)控，在礦山工程、房產(chǎn)測繪與土地資源管理也有積極作用，進而提升測繪工作的全面性。

3.1 用于礦山工程

3.1.1 用于礦山規(guī)劃

礦山開采前期需要加強數(shù)據(jù)采集，然后科學(xué)制定開采計劃，應(yīng)用無人機傾斜攝影技術(shù)能夠采集地形、地貌、海拔高度等數(shù)據(jù)，之后利用計算機繪制礦山地形圖，這一過程中需要先利用CAD 軟件將方案數(shù)據(jù)和周邊環(huán)境數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)當(dāng)中，之后得到三維圖像，再利用傾斜攝影形成的數(shù)據(jù)庫，分析礦山結(jié)構(gòu)，并且捕捉影像數(shù)據(jù)，得到三維建模。

3.1.2 用于礦山施工

無人機航測技術(shù)能夠為礦山工程建設(shè)提供全面的信息，比如能夠監(jiān)測礦山周邊環(huán)境，進而提升勘察質(zhì)量。在應(yīng)用無人機期間通過低空飛行拍攝得到更加全面的數(shù)據(jù)，測繪人員需要通過無人機掌握礦山周邊環(huán)境，之后把數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C終端，然后滿足現(xiàn)場管理需求，科學(xué)進行礦石轉(zhuǎn)移，避免破壞地層穩(wěn)定性[6]。

3.1.3 用于礦山驗收

在礦山工程施工完成后需要進行驗收，這一過程中無人機依然可以起到積極作用，技術(shù)人員把采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C，進而掌握礦山的具體情況，比如操作軟件之后設(shè)定礦山的比例，得到三維模型，進而通過數(shù)據(jù)模型匹配設(shè)計方案，進而綜合效益分析。建立數(shù)字高程模型的過程中，應(yīng)用了三維實景建模技術(shù)，使得礦山工程測繪工作更高質(zhì)量的開展。

3.2 用于房產(chǎn)測繪

3.2.1 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

進行內(nèi)業(yè)模型建立過程中需要結(jié)合測量區(qū)域地面控制點，并應(yīng)用立體測圖匹配加密點平面坐標(biāo)以及高程，之后需要分析影像共同特征帶點，然后計算影像空間變化模型，最后在空間變化模型基礎(chǔ)上進行影像拼接。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理過程中首先需要進行影像預(yù)處理，在完成傾斜攝影工作后需要認真檢查測量區(qū)影像，避免出現(xiàn)影像扭曲、變形等情況，然后進行編號，技術(shù)人員把影像控制點精度設(shè)定為0.1mm，由此清晰呈現(xiàn)同名點。需要說明的是，在空中三角測量加密過程中需要通過人工處理方法批量控制[7]。

3.2.2 外業(yè)數(shù)據(jù)處理

外業(yè)部分主要包括采集無人機影像數(shù)據(jù)和野外相控操作，這一過程中需要應(yīng)用激光測距儀、電子全站儀完成房產(chǎn)分戶圖測繪，分析建筑面積然后存檔。在具體操作過程中技術(shù)人員需要現(xiàn)場勘測目標(biāo)區(qū)域，通常來說城中村建筑密度較大，建筑高度差偏小，因此無人機飛行高度通常低于100m，之后利用全球定位系統(tǒng)以及實時動態(tài)分差技術(shù)對區(qū)域相片控制點進行分析。此外，需要科學(xué)設(shè)定航測參數(shù)，主要是結(jié)合飛行區(qū)域情況加以設(shè)定，由此順利采集航測數(shù)據(jù)，設(shè)定航向和旁向重疊度為70%。

3.3 土地資源管理

3.3.1 土地規(guī)劃與整治

如今無人機在土地規(guī)劃的諸多環(huán)節(jié)都起到了積極作用，其中在項目實施前期可以獲取地理信息，而項目進行期間也可以分析工程進展，對施工情況進行監(jiān)測，并且在項目的竣工驗收環(huán)節(jié)也起到積極作用。此外，在無人機的支持下生成景觀模型與三維地表模型，比如掌握耕地情況，分析土石方量。

3.3.2 土地利用調(diào)查

采取衛(wèi)星數(shù)據(jù)調(diào)查的方法可以全面掌握土地使用情況，不過圖像的獲取周期較長。新時期我國在三調(diào)工作中對土地管理工作提出了更高要求，需要對用地信息詳細統(tǒng)計，而規(guī)劃整治過程中需要開展好地理數(shù)據(jù)測量、工程質(zhì)量管理、工程進度審查和工程質(zhì)量驗收等工作，需要對地表形態(tài)進行全面分析，之后制定土地使用方案，而項目結(jié)束后須也需要重新繪制地形圖，進而分析新增耕地面積，所以整個流程復(fù)雜，借助無人機航測技術(shù)能夠得到大比例尺的土地利用現(xiàn)狀圖[8]。

3.3.3 土地確權(quán)

利用無人機航測技術(shù)可以分析農(nóng)村土地承包關(guān)系，推動土地流轉(zhuǎn)工作的高質(zhì)量開展，為了獲取基礎(chǔ)地形圖數(shù)據(jù)需要合理選擇方法，其中工程測量外業(yè)實測可以保證測繪的精度，不過需要大量的人員參與，并且耗費時間長，采取無人機航測可以保證測繪效率，并且機動性強、投入成本少，因此成為土地登記和確權(quán)工作的主要措施。

4、如何在測繪工程中發(fā)揮無人機的優(yōu)勢

4.1 堅持因地制宜的原則

新時期為了繼續(xù)推動測繪工作開展需要在應(yīng)用無人機技術(shù)的過程中堅持因地制宜的原則，也就是結(jié)合實際工作需求選擇攝影技術(shù)，由此智能化、可視化管理滿足測評需求。新時期，在應(yīng)用無人機技術(shù)的過程中也需要結(jié)合大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，促進資源優(yōu)化配置，在滿足測繪需求的同時創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。

4.2 完善應(yīng)用基礎(chǔ)

利用無人機遙感技術(shù)過程中需要保證設(shè)備投入以及操控人員素質(zhì)過硬，具體如下：其一，需要加強基礎(chǔ)設(shè)施，投入完善相關(guān)系統(tǒng)與設(shè)備，讓無人機有效滿足環(huán)境監(jiān)測、水文監(jiān)測、植被管理，確保工作效率；其二，相關(guān)單位需要科學(xué)制定制度和規(guī)范，尤其是需要加強資金投入，進而定期進行無人機的養(yǎng)護管理，由此確保測繪工作的順利開展[9]。

4.3 科學(xué)進行傳感器設(shè)置

結(jié)合無人機測繪實踐報告可以發(fā)現(xiàn)，以往無人機所搭載的傳感器精度偏低，由此影響測繪效果，導(dǎo)致測繪圖像利用價值不高。因此新時期需要繼續(xù)完善傳感器設(shè)置，全面提升設(shè)備硬件的信息采集精確性，同時需要分析測繪工作實際情況，對無人機操作進行科學(xué)設(shè)置，延長其續(xù)航能力，最終為相關(guān)單位提供技術(shù)支持。

4.4 提升無人機抗風(fēng)能力

在自然環(huán)境較為惡劣的區(qū)域開展工程測繪工作期間無人機性能將對測繪工作質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，在大型無人機起降過程中需搭配輔助裝置，而飛行期間可能出現(xiàn)碰撞、摩擦等情況，導(dǎo)致硬件設(shè)備受到損壞。相比之下體積小巧的無人機操控靈活，但難以滿足高空飛行，不利于資料的全面獲取，因此新時期技術(shù)研究需要充分分析無人機設(shè)備體積、重量和結(jié)構(gòu)，由此提升抗風(fēng)性能，適應(yīng)更加復(fù)雜的工作環(huán)境。

4.5 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)傳輸功能

將無人機技術(shù)用于測繪工程過程中需要高度重視無人機網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量，從技術(shù)角度以及測繪質(zhì)量出發(fā)，由此提升網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。在實際技術(shù)應(yīng)用過程中技術(shù)人員需要優(yōu)化信號接收裝置，并且確保遙感技術(shù)在良好環(huán)境下作業(yè)。此外，安裝無人機信號裝置期間首選高位點，然后進行接收裝置的安裝，這樣才能有效提升信號傳輸質(zhì)量。

4.6 加強人員培訓(xùn)管理

無人機技術(shù)在工程測繪過程中具有重要價值，這也對操控人員專業(yè)性提出了較高要求，為了在應(yīng)用無人機技術(shù)的過程中確保人才質(zhì)量過關(guān)需要做好以下工作：其一，需要加強現(xiàn)場配合，對無人機進行科學(xué)操控；其二，需要相關(guān)單位在工程測繪前期進行人員的系統(tǒng)培訓(xùn)，不斷提升其操作技能；其三，加強模擬訓(xùn)練，由此應(yīng)對測繪期間復(fù)雜的自然環(huán)境，高質(zhì)量完成測繪任務(wù)[10]。

4.7 加強設(shè)備和硬件維護

在工程測繪過程中應(yīng)用無人機技術(shù)依賴于其先進的硬件設(shè)備，同時需要確保信號接收裝置、智能終端設(shè)備質(zhì)量過關(guān)，否則將會影響數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，為此要求在測繪作業(yè)前期開展好相關(guān)設(shè)備維護工作，要點為檢查電源系統(tǒng)、通訊設(shè)備與地面電臺，而無人機維修過程中也需要做好清潔處理，檢查裝置是否固定，進行信號強度測試。在測繪工作進行期間，需要分析影像質(zhì)量，如果出現(xiàn)航線彎曲與重疊情況需要對影像的清晰度和色彩進行分析。

結(jié)語：

綜上所述，無人機在測繪工程領(lǐng)域具有測繪范圍廣、機動靈活、效率高、成本低的應(yīng)用優(yōu)勢，可以在諸多工程中得到應(yīng)用。為了保證測繪工程的順利實施，需要堅持因地制宜的原則，完善應(yīng)用基礎(chǔ)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，加強設(shè)備和硬件維護，加強人員培訓(xùn)管理，最終進一步助力社會的健康發(fā)展。