閆鴻鐸

（廣西尺度測繪地理信息有限公司，廣西 南寧 530023）

隨著現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，無人機(jī)技術(shù)已經(jīng)走出實(shí)驗(yàn)室，融入了眾多領(lǐng)域，其中測繪工程領(lǐng)域尤為引人注目。傳統(tǒng)測繪方法在效率和成本上面臨著一些限制，而無人機(jī)以其高效、靈活和準(zhǔn)確的特點(diǎn)，為測繪工程帶來了全新的可能性。在復(fù)雜多變的地形環(huán)境中，無人機(jī)可以高效獲取空中數(shù)據(jù)，為土地測繪、地形建模、資源管理等提供精確數(shù)據(jù)支持[1]。本文將探討無人機(jī)在測繪工程中的應(yīng)用流程及關(guān)鍵要點(diǎn)，旨在深入了解無人機(jī)技術(shù)在測繪領(lǐng)域的嶄新應(yīng)用，為未來測繪工作提供更加智能、高效的解決方案。

1 航拍技術(shù)要點(diǎn)

航拍技術(shù)的優(yōu)越性在于它的高效性和全面性，然而要發(fā)揮其優(yōu)勢，合理的航線規(guī)劃、飛行高度的控制以及航拍時(shí)間的安排都是至關(guān)重要的，這些要點(diǎn)相互協(xié)作，共同保障著無人機(jī)航拍的質(zhì)量和效果。在航線規(guī)劃階段，需要根據(jù)測繪工程的實(shí)際需求和地形特點(diǎn)，合理規(guī)劃飛行航線，確保數(shù)據(jù)能夠全面覆蓋目標(biāo)區(qū)域。綜合考慮地形起伏、自然障礙物以及安全飛行的要求，確定飛行路徑的設(shè)計(jì)，以達(dá)到最佳的數(shù)據(jù)采集效果。同時(shí)，合理的航線規(guī)劃也可以最大程度地減少航拍過程中的時(shí)間和能源浪費(fèi)，提高工作效率。飛行高度的選擇直接影響著圖像的分辨率和數(shù)據(jù)的精度。對于地形復(fù)雜的區(qū)域，需要根據(jù)地物的高度和特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。過高的飛行高度可能會造成數(shù)據(jù)缺失，而過低的飛行高度則容易引發(fā)碰撞風(fēng)險(xiǎn)。因此，在飛行前需要對目標(biāo)區(qū)域的地形進(jìn)行詳細(xì)分析，合理選擇飛行高度，以保證圖像的質(zhì)量和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。不同時(shí)間段的光照、氣象條件等都會對航拍結(jié)果產(chǎn)生影響。選擇在光線充足、天氣穩(wěn)定的時(shí)段進(jìn)行航拍，可以獲得更清晰、更準(zhǔn)確的圖像數(shù)據(jù)。同時(shí)，航拍時(shí)間的安排還需要兼顧飛行器的電量、任務(wù)的緊急程度等因素，確保航拍任務(wù)的順利進(jìn)行。

2 無人機(jī)測繪遙感系統(tǒng)技術(shù)要點(diǎn)

在無人機(jī)應(yīng)用流程中，無人機(jī)測繪遙感系統(tǒng)技術(shù)的要點(diǎn)涵蓋了多個(gè)關(guān)鍵的方面，從傳感器的選擇到數(shù)據(jù)的處理，每一個(gè)環(huán)節(jié)都直接影響著測繪數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。在選擇傳感器時(shí)，需要綜合考慮測繪任務(wù)的特點(diǎn)、要求以及環(huán)境條件。例如，對于地形復(fù)雜的區(qū)域，選擇分辨率較高的小型數(shù)碼相機(jī)可以獲取更為精細(xì)的圖像數(shù)據(jù)，而對于大范圍的測繪任務(wù)，選擇多光譜傳感器可以獲取更多的地物信息[2]。此外，傳感器的校準(zhǔn)和定標(biāo)也是確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵步驟，只有在傳感器準(zhǔn)確可靠的基礎(chǔ)上，才能獲得具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的測繪數(shù)據(jù)。在無人機(jī)航拍過程中，設(shè)備的穩(wěn)定性和自動化程度會直接影響數(shù)據(jù)采集的效率和質(zhì)量。現(xiàn)代的無人機(jī)配備了先進(jìn)的自動駕駛系統(tǒng)和飛控設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)高度自主的飛行和數(shù)據(jù)采集。無人機(jī)的飛行高度和速度也需要根據(jù)具體情況進(jìn)行合理的設(shè)定，以確保獲取的圖像數(shù)據(jù)具有足夠的重疊度和覆蓋范圍，以支持后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析工作。此外，通過對采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接、糾正、校正等一系列處理，可以生成高質(zhì)量的測繪數(shù)據(jù)產(chǎn)品。在這個(gè)過程中，準(zhǔn)確的定位和匹配技術(shù)能夠保證不同航片之間的圖像精準(zhǔn)疊加，而數(shù)字影像處理技術(shù)能夠消除圖像失真和色差，提升數(shù)據(jù)的可用性和準(zhǔn)確性。

3 航攝準(zhǔn)備要點(diǎn)

航攝準(zhǔn)備涵蓋了一系列重要要點(diǎn)，從搭載設(shè)備到飛行路線規(guī)劃，每一個(gè)環(huán)節(jié)都直接影響著航拍的效果和數(shù)據(jù)質(zhì)量。在現(xiàn)代測繪中，CCD 數(shù)碼相機(jī)和激光掃描儀等設(shè)備成為常見的選擇。數(shù)碼相機(jī)能夠捕捉高分辨率的圖像，而激光掃描儀則可以獲取地面的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。通過合理選擇和搭載這些設(shè)備，無人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的采集，從而更準(zhǔn)確地還原地表特征。在航攝準(zhǔn)備過程中，需要設(shè)置像控標(biāo)記點(diǎn)以提供空間定位的參考。像控標(biāo)記點(diǎn)的設(shè)置通常基于測繪目標(biāo)的地形和地貌，以及測繪精度要求。這些標(biāo)記點(diǎn)可以通過GPS 定位或其他測量方法精確布設(shè)，用于校正圖像的定位誤差。通過對標(biāo)記點(diǎn)的精確控制，可以使測繪數(shù)據(jù)具有更高的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。同時(shí)，飛行路線的規(guī)劃需要考慮到測繪區(qū)域的地形、障礙物和安全因素，以確保無人機(jī)飛行的安全和穩(wěn)定。飛行高度的設(shè)定需要根據(jù)任務(wù)需求和數(shù)據(jù)分辨率來確定，過低的高度可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)質(zhì)量不足，而過高的高度則可能喪失細(xì)節(jié)信息。通過合理規(guī)劃飛行路線和高度，可以最大限度地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的全面采集和高質(zhì)量獲取。在航攝準(zhǔn)備階段還需要考慮數(shù)據(jù)采集的時(shí)間窗口和氣象條件。選擇適宜的飛行時(shí)間可以減少對光照和陰影的影響，從而提高圖像的質(zhì)量[3]。此外，了解當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件可以幫助選擇飛行的合適時(shí)機(jī)，避免惡劣天氣對數(shù)據(jù)采集的干擾。

4 外業(yè)采集流程要點(diǎn)

外業(yè)采集直接關(guān)系到后續(xù)數(shù)據(jù)處理和測繪結(jié)果的質(zhì)量。在外業(yè)采集流程中，嚴(yán)格遵循規(guī)范流程和技術(shù)要點(diǎn)是確保測繪成功的關(guān)鍵。首先，在外業(yè)采集中，航向和旁向的重疊度是需要明確控制的重要參數(shù)。航向重疊度和旁向重疊度的設(shè)定會影響數(shù)據(jù)的立體重建效果和精度。通常情況下，航向重疊度應(yīng)在70%～90%，旁向重疊度應(yīng)在30%以上，這樣可以確保相鄰圖像之間有足夠的共同區(qū)域，便于后續(xù)的匹配和融合。其次，在外業(yè)采集中，攝影參數(shù)的控制也至關(guān)重要。攝影參數(shù)包括焦距、飛行高度和分辨率等，它們會直接影響到圖像的質(zhì)量和地面特征的提取。合理的焦距選擇可以保證圖像清晰度和分辨率的平衡，而飛行高度的設(shè)定需要根據(jù)地形和目標(biāo)特征來確定，以確保圖像能夠捕捉到所需信息。此外，分辨率的控制也需要根據(jù)測繪任務(wù)的要求來設(shè)定，較高的分辨率可以捕捉更多細(xì)節(jié)，但也會增加數(shù)據(jù)處理的難度。同時(shí)飛行路線和定點(diǎn)拍照位置的設(shè)定也需要精心安排。飛行路線的規(guī)劃要考慮地形、障礙物和安全因素，以確保無人機(jī)能夠平穩(wěn)飛行并獲取全面的數(shù)據(jù)。定點(diǎn)拍照位置的選擇需要根據(jù)測繪目標(biāo)和數(shù)據(jù)需求來確定，關(guān)鍵地點(diǎn)的拍照可以提供更精確的定位信息，有助于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析。

5 數(shù)據(jù)處理要點(diǎn)

數(shù)據(jù)處理直接決定了測繪結(jié)果的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。在數(shù)據(jù)處理階段，我們需要采取一系列措施，以確保獲取的數(shù)據(jù)能夠被準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)化為有用的信息。首先，建立測量區(qū)域控制網(wǎng)是數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)。這意味著我們需要將采集的信息數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)終端，并根據(jù)地理坐標(biāo)系統(tǒng)建立起一套合理的控制網(wǎng)，以便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析。控制網(wǎng)的建立需要考慮測量精度和數(shù)據(jù)的空間分布，以確保每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)都能夠被正確地定位。其次，數(shù)據(jù)矢量化和校核是確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的重要步驟。通過對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量化處理，可以將其轉(zhuǎn)化為具有空間坐標(biāo)的矢量要素，從而方便后續(xù)的地理信息系統(tǒng)（GIS）分析。同時(shí)，校核數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也至關(guān)重要，可以通過與現(xiàn)實(shí)場景進(jìn)行對比，或者與其他已知數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，以排除可能的誤差。此外，數(shù)據(jù)濾波處理也是優(yōu)化測繪結(jié)果的重要手段。無人機(jī)在飛行過程中可能受到風(fēng)力、震動等因素的影響，導(dǎo)致獲取的數(shù)據(jù)出現(xiàn)噪聲。為了去除這些噪聲，可以采用濾波算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，從而得到更加平穩(wěn)的測量結(jié)果。關(guān)鍵處理技術(shù)的應(yīng)用也能夠?qū)y繪結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化。例如，PPK 技術(shù)、DOM 技術(shù)和CCM 技術(shù)等都可以在數(shù)據(jù)處理過程中發(fā)揮重要作用。PPK 技術(shù)可以提高定位精度，DOM 技術(shù)可以對圖像進(jìn)行剪裁和處理，CCM 技術(shù)可以糾正圖像的色差和畸變。選擇合適的處理技術(shù)可以有效地提高數(shù)據(jù)處理的效率和準(zhǔn)確性。

6 分析測繪結(jié)果要點(diǎn)

在分析測繪結(jié)果時(shí)，我們需要采取一系列要點(diǎn)，以獲得準(zhǔn)確的評估和有意義的結(jié)論。

結(jié)合全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）和實(shí)時(shí)動態(tài)定位技術(shù)（RTK），我們可以進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證，校準(zhǔn)地形高程點(diǎn)的精度[4]。通過與實(shí)際地形進(jìn)行比對，我們可以了解測繪數(shù)據(jù)與現(xiàn)實(shí)場景的吻合程度，從而判斷測繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。這種實(shí)地檢測可以有效地排除誤差，并進(jìn)一步提高測繪結(jié)果的可靠性。分析結(jié)果需要考慮多個(gè)因素，包括測繪精度、地形特征和數(shù)據(jù)的一致性。我們可以借助地理信息系統(tǒng)（GIS）等工具，對測繪數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析，以確定數(shù)據(jù)的分布情況和特征。同時(shí)，還可以通過制作高程等值線圖和地形圖，直觀地展示測繪數(shù)據(jù)的變化趨勢和地形特征。分析結(jié)果還應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際和決策需求，得出有意義的結(jié)論。例如，我們可以根據(jù)測繪數(shù)據(jù)分析地形高低變化，為工程規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供參考。如果測繪數(shù)據(jù)涉及植被覆蓋情況，我們可以評估植被的分布密度和類型，為環(huán)境保護(hù)和生態(tài)恢復(fù)提供依據(jù)。分析測繪結(jié)果還有助于發(fā)現(xiàn)潛在問題和優(yōu)化方案。例如，如果測繪數(shù)據(jù)與實(shí)際地形存在較大偏差，我們可以通過進(jìn)一步的校正和數(shù)據(jù)處理來提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。如果測繪數(shù)據(jù)反映了某些地區(qū)的異常情況，我們可以深入分析其原因，并在后續(xù)工程中采取相應(yīng)的措施。

7 精確定位和導(dǎo)航要點(diǎn)

精確定位和導(dǎo)航?jīng)Q定了無人機(jī)的位置和航向信息的準(zhǔn)確性，直接影響了測繪數(shù)據(jù)的質(zhì)量和測繪任務(wù)的成功。GPS 系統(tǒng)通過衛(wèi)星信號來確定無人機(jī)的位置，為測繪任務(wù)提供了空間坐標(biāo)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。然而，要確保測繪數(shù)據(jù)的精確性，需要考慮到衛(wèi)星信號的誤差，包括鐘差、大氣層影響和多路徑效應(yīng)等。因此，精確的GPS 接收器和差分GPS 技術(shù)的應(yīng)用變得至關(guān)重要。差分GPS 技術(shù)可以通過與參考站進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，校正衛(wèi)星信號誤差，提高位置測量的準(zhǔn)確性，特別是在遙遠(yuǎn)地區(qū)或信號較差的情況下。RTK 技術(shù)通過使用基準(zhǔn)站和移動接收器來提供高精度的位置信息?；鶞?zhǔn)站位于已知坐標(biāo)的位置上，而移動接收器搭載在無人機(jī)上?；鶞?zhǔn)站和移動接收器之間的通信允許實(shí)時(shí)校正衛(wèi)星信號誤差，實(shí)現(xiàn)厘米級的位置精度。這對于需要高精度測繪數(shù)據(jù)的應(yīng)用尤其重要，如地形建模和土地測繪。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)使用加速度計(jì)和陀螺儀等傳感器來測量無人機(jī)的加速度和角速度，從而計(jì)算出其運(yùn)動軌跡。雖然慣性導(dǎo)航系統(tǒng)不依賴于外部信號，但隨著時(shí)間的推移，誤差會累積，導(dǎo)致定位不準(zhǔn)確。因此，通常將GPS 和RTK與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)高精度的位置和航向測量。

8 安全和法規(guī)要點(diǎn)

安全和法規(guī)在無人機(jī)測繪工程中既是保障飛行安全的基石，也是確保合法合規(guī)操作的關(guān)鍵。我國針對無人機(jī)的使用制定了一系列法規(guī)和規(guī)定，以確保飛行的合法性和安全性。操作者必須了解并嚴(yán)格遵守這些法規(guī)，包括飛行高度限制、飛行時(shí)間限制、禁飛區(qū)域和敏感區(qū)域的規(guī)定等。同時(shí)，必須獲得相應(yīng)的無人機(jī)飛行許可證，并確保許可證的合法有效。違反航空法規(guī)可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的法律后果，包括罰款和刑事責(zé)任。為了確保飛行的安全性，政府和民航部門設(shè)立了飛行限制區(qū)域，通常包括機(jī)場、軍事設(shè)施、城市區(qū)域和其他特殊區(qū)域。無人機(jī)操作者必須事先了解并遵守這些限制，避免進(jìn)入禁飛區(qū)域[5]。在飛行前，應(yīng)當(dāng)使用無人機(jī)航拍規(guī)劃工具和航拍規(guī)劃軟件，確認(rèn)飛行路徑和區(qū)域是否受到限制，以確保飛行的合法性和安全性。操作者需要充分評估飛行環(huán)境，包括天氣條件、風(fēng)速和風(fēng)向、天空障礙物和其他潛在風(fēng)險(xiǎn)因素。在飛行計(jì)劃中應(yīng)包括飛行前的安全檢查、應(yīng)急措施和失控情況下的飛行終止計(jì)劃。此外，飛行中需要不斷監(jiān)測無人機(jī)的狀態(tài)和性能，確保其正常運(yùn)行。飛行過程中的風(fēng)險(xiǎn)識別和應(yīng)對能力將直接影響飛行的安全性。

9 結(jié)語

綜上所述，無人機(jī)在測繪工程中的應(yīng)用流程及關(guān)鍵要點(diǎn)已得到詳盡闡述。其快速響應(yīng)能力、廣闊測量范圍、高時(shí)效性和低成本等優(yōu)勢，為測繪領(lǐng)域帶來了革命性變革。隨著技術(shù)不斷發(fā)展，我們可以預(yù)見無人機(jī)在測繪工程中的應(yīng)用將繼續(xù)深化，其在高精度測繪、智能數(shù)據(jù)處理等方面的潛力還未完全發(fā)掘。未來，隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷成熟和完善，我們有理由相信，無人機(jī)將更好地滿足測繪工程領(lǐng)域的需求，推動該領(lǐng)域向著更加精準(zhǔn)、高效、智能的方向邁進(jìn)。同時(shí)，我們期待無人機(jī)在更廣泛領(lǐng)域的探索，為地理信息、城市規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測等提供更多創(chuàng)新解決方案，為人類社會的可持續(xù)發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。