無人機(jī)測繪數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用的研究

蘇毅懋

（江西省勘察設(shè)計研究院，江蘇 南昌 330000）

無人機(jī)測繪技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要體現(xiàn)。無人機(jī)數(shù)據(jù)處理產(chǎn)品不僅具有高移動性和靈活性，與傳統(tǒng)的監(jiān)控和繪圖記錄相比，也提高了測繪技術(shù)的有效性和準(zhǔn)確性。此外，無人機(jī)測繪的運(yùn)行成本相對較低，不受外部使用條件的限制，目前無人機(jī)測圖已廣泛應(yīng)用于監(jiān)測測繪行業(yè)，不僅減少了人工處理測繪數(shù)據(jù)的工作量，同時也大大提高了測繪的效率和精度，這是我國測繪業(yè)發(fā)展的一大進(jìn)步，鑒于此，研究無人機(jī)監(jiān)測測繪數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。

1 無人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)勢

1.1 具有安全性和可靠性

無人機(jī)遙感在我國應(yīng)用時間不長，但隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展對地質(zhì)測量的工作要求越來越高。單一的遙感技術(shù)在實際應(yīng)用中容易出錯，無人機(jī)遙感技術(shù)也是如此。因此，必須將不同的遙感系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)組合，達(dá)到效益互補(bǔ)的效果，更好地利用遙感技術(shù)解決各種問題。所以，無人機(jī)遙感技術(shù)與其他系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合有利于保障其效果。采用無人機(jī)遙感技術(shù)，在利用遙感進(jìn)行測量時，無人機(jī)技術(shù)可以很好的指導(dǎo)無人機(jī)，通過計算機(jī)與圖像處理技術(shù)進(jìn)行完美的結(jié)合，使測量工作更加高效，同時也提高了測量工作的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

1.2 具有靈活性

無人機(jī)有很多優(yōu)點。與傳統(tǒng)的航空攝影飛機(jī)相比，它體積更小，速度更快。在攝影過程中，成像技術(shù)比航空攝影機(jī)更靈敏、更真實、更豐富。無人機(jī)技術(shù)需要投入大量的人力物力總成本和投資相對來說高。中國但隨著科技進(jìn)步，無人機(jī)遙感技術(shù)正在逐步降低自身的運(yùn)營成本，并通過科技發(fā)展，在后續(xù)活動中，會更多更簡單。無人機(jī)由于任何人執(zhí)行實際功能時，如果飛行距離相同，則比飛機(jī)航拍更經(jīng)濟(jì)價值。隨著現(xiàn)代無人機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，我們可以不斷地在空中進(jìn)行測量工作。

與其它航拍設(shè)備相比，無人機(jī)在航拍攝影方面受到的限制較少，在進(jìn)行野外測繪時無人機(jī)方便攜帶，除此之外，因其具有高度靈活性，無人機(jī)在云層下飛行安全性高，大大降低了航空攝影的風(fēng)險。無人機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在礦山地形測量中，為了讓該地區(qū)的測量效率有效地改善，首先必須盡可能發(fā)揮其優(yōu)越的性能。在沒有遇到特殊自然環(huán)境下，無人機(jī)都可以正常著陸，并且在段時間內(nèi)皆可以再次升空，簡單的操作系統(tǒng)和低運(yùn)行成本，使無人機(jī)的利用率有了明顯提高。礦山地形測繪使用無人機(jī)，無論從測繪結(jié)果和工作效率等方面都較為適合，可以節(jié)省許多人力。需要進(jìn)行應(yīng)急測繪區(qū)域，無人機(jī)測繪能做到緊急支援。相比于衛(wèi)星和有人機(jī)測繪，可做到短時間內(nèi)快速完成，及時提供客戶所需要的結(jié)果。相比人工測繪無人機(jī)每天可測得幾十萬平方公里區(qū)域，在小范圍快速測量中有良好的應(yīng)用前景。無人機(jī)測繪時配備高精度數(shù)字成像設(shè)備，水平或傾斜攝影技術(shù)，除非通過垂直圖像的拍攝，可以采用多角度攝影，可以收集到具有高分辨率的紋理圖像，有效解決了復(fù)雜地形區(qū)域圖像收集困難問題。

1.3 數(shù)據(jù)處理費(fèi)用少

無人機(jī)在成本管理系統(tǒng)的過程中，比飛機(jī)系統(tǒng)簡單，價格比普通無人機(jī)便宜約6 倍。因為無人機(jī)駕駛員只需要在地面或計算機(jī)中控制終端。在無人機(jī)工作和訓(xùn)練方面，它所攜帶的裝備具有很多先進(jìn)和高科技的特點，在實際拍攝的過程中會有更高的精度和準(zhǔn)確性。

2 無人機(jī)測繪技術(shù)數(shù)據(jù)處理的概述

無人機(jī)作為當(dāng)今時代的主要產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域。通過無人機(jī)在工程研究中的應(yīng)用，大大提高了測量效率，保證了測繪的準(zhǔn)確性。無人機(jī)系統(tǒng)的主要方面包括：數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)。根據(jù)無人機(jī)機(jī)翼的結(jié)構(gòu)，可分為固定翼無人機(jī)和多旋翼無人機(jī)，其中四軸無人機(jī)軸線是多旋翼無人機(jī)的主要代表。無人機(jī)數(shù)據(jù)處理的主要原理是：將從無人機(jī)監(jiān)測點獲得的數(shù)據(jù)信息結(jié)合無人機(jī)圖像數(shù)據(jù)，得到相關(guān)的數(shù)字產(chǎn)品。無人機(jī)測繪的精度對后續(xù)工作有著重要影響，因此相關(guān)研究者應(yīng)予以高度重視。目前使用無人機(jī)技術(shù)不僅可以對大范圍內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)視，而且可以對小范圍內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)視，實現(xiàn)良好的監(jiān)視效果。無人機(jī)技術(shù)監(jiān)測規(guī)模擴(kuò)大，它在監(jiān)測和繪圖技術(shù)中的應(yīng)用將擴(kuò)大測量范圍。同時利用無人機(jī)技術(shù)，可以用立體的形式反映目標(biāo)區(qū)域內(nèi)相應(yīng)設(shè)備的實際情況，進(jìn)一步提高能見度。

3 無人機(jī)測繪處理的技術(shù)

3.1 攝影測繪技術(shù)

在無人機(jī)測繪的過程中必須到在的設(shè)備是相機(jī)，所以攝影測繪技術(shù)在無人機(jī)測繪處理的技術(shù)中有非常重要的地位。攝影測繪技術(shù)實際上是通過攝影獲取關(guān)于物體信息的一種技術(shù)，隨著科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，目前的攝影測繪技術(shù)已成為數(shù)子化攝影制圖的一個階段，這主要包括利用圖像處理和計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行圖像制圖，并將大量的外部測繪數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送。這種技術(shù)不僅非常精確，而且非常迅速，在某些人口稠密地區(qū)，使用這種技術(shù)可以有效繪制大面積地圖，為工程建設(shè)提供良好指導(dǎo)。攝影測繪技術(shù)在地形工程中的應(yīng)用大大提高了工程測繪的精確度和速度，同時也提高了測繪的質(zhì)量和速度，節(jié)省了大量的人力和財政資源以及建筑費(fèi)用。

3.2 數(shù)字化測繪技術(shù)

數(shù)字化制圖技術(shù)的應(yīng)用，我國數(shù)字制圖技術(shù)的應(yīng)用得到了發(fā)展。傳統(tǒng)繪制地形圖和工程圖需要大量的人力和物力資源，而且施工環(huán)境很困難，由于地圖的長度和形態(tài)的變化，很難適應(yīng)不斷變化的城市建筑和現(xiàn)代工程的需要。利用無人機(jī)技術(shù)的低空攝影和監(jiān)測功能，有效地將數(shù)據(jù)收集與數(shù)字制圖結(jié)合起來，它們形成了一個包括從外部到內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理和制圖的自動化制圖系統(tǒng)，它不僅使制圖自動化，減少制圖的困難。

3.3 PPK 技術(shù)

一般來說，無人機(jī)的重量相對較輕，飛行姿態(tài)具有一定的不穩(wěn)定性，對成像精度的要求有一定的影響。所以，在無人機(jī)進(jìn)行拍攝過程中要記錄每張照片的位置。PPK，即動態(tài)后處理技術(shù)，是一種借助載波相位進(jìn)行差分的GPS 定位技術(shù)。與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，PPK 技術(shù)不僅對能見度、季節(jié)、氣候等外部環(huán)境條件要求較低，而且工作半徑更大。能夠讓建設(shè)用地勘測程序得到簡化，實現(xiàn)檢測速度與精度的提升,為測繪的質(zhì)量與效率提供可靠的保障。

4 無人機(jī)測繪技術(shù)的應(yīng)用

4.1 在建筑工程中的運(yùn)用

建筑工程對地基質(zhì)量的要求很高，因為地基的質(zhì)量對隨后工程的總體質(zhì)量起到?jīng)Q定性的作用，在施工之前，必須繪制一張地圖，標(biāo)明施工地點。在開始建造基礎(chǔ)之前，需要對周圍環(huán)境和地下建筑有一個清楚的了解，無人機(jī)測繪技術(shù)可以為建筑工程提供一份詳細(xì)和準(zhǔn)確的地質(zhì)信息報告，根據(jù)這一報告，建筑師可以設(shè)計地基，并在實際建造過程中，不會對其他的工程產(chǎn)生影響，進(jìn)一步發(fā)揮測繪技術(shù)在建筑工程中的作用。

4.2 在礦山工程中的運(yùn)用

無人機(jī)測繪技術(shù)也在測繪礦山方面也發(fā)揮重要作用。總的來說，礦山處于復(fù)雜的自然地理環(huán)境中，如果使用過去的測繪技術(shù)，可能會遇到很大的困難。礦山周圍的地質(zhì)環(huán)境可對隨后的開采活動產(chǎn)生重大影響，如果不充分的對礦山的地質(zhì)和地形特征進(jìn)行了解，在開采過程中很容易發(fā)生安全事故。利用無人機(jī)測繪技術(shù)，全面了解與采礦環(huán)境有關(guān)的信息。不僅提高礦物資源研究的效率，而且減少人力和物質(zhì)資源在測繪方面的浪費(fèi)。在完成第一次航拍后,地面控制人員可以對無人機(jī)反饋的拍攝信息進(jìn)行檢查。如果監(jiān)測測繪數(shù)據(jù)不能滿足要求，需要調(diào)整無人機(jī)的航程和高度，直到收集到足夠的測量數(shù)據(jù)。最后，綜合分析無人機(jī)采集的測繪數(shù)據(jù)，獲取礦山的具體信息，包括地形特征、交通狀況、植被覆蓋率等，這將有助于礦工充分了解施工環(huán)境，加強(qiáng)礦物資源開采的安全。

5 結(jié)語

綜上所述，無人機(jī)測繪技術(shù)作為當(dāng)前最新技術(shù)之一，在工程研究和地圖繪制中具有重要的應(yīng)用價值。與傳統(tǒng)的測繪技術(shù)相比，無人機(jī)測繪技術(shù)更加靈活、高效，它也有可靠的數(shù)據(jù)處理功能，有效地促進(jìn)了我國工程研究的發(fā)展。