無人機在測繪工程中的應(yīng)用探討

胡勇，單摯

（衡東縣自然資源局，湖南 衡陽 421400）

1 引言

測繪工程在社會發(fā)展中發(fā)揮著非常重要的作用，將無人機技術(shù)應(yīng)用到測繪工程中，能夠發(fā)揮出巨大的優(yōu)勢。無人機本身的操作十分靈活，適應(yīng)能力強，可以實現(xiàn)對于工程測繪數(shù)據(jù)信息的快速獲取，為工程項目的建設(shè)提供指導(dǎo)，也可以促進測繪工作人員的技術(shù)水平的提升[1]。

2 無人機測繪的原理

無人機測繪系統(tǒng)可以分為硬件和軟件2 部分。硬件部分包括了無人機、動力供給系統(tǒng)、電源調(diào)節(jié)裝置以及高清攝像頭等；軟件部分則包括飛行器操作系統(tǒng)、無人機控制系統(tǒng)、遙感系統(tǒng)和圖像處理軟件等。無人機測繪的基本原理是，由地面控制站依照具體的測繪需求和實際工況，選擇恰當?shù)臒o人機并制定無人機航線，做好無人機姿態(tài)穩(wěn)定控制、飛行軌跡控制和任務(wù)管理控制等，設(shè)計出最為間接的飛行航線，借助無人機上搭載的傳感器和高清攝像機，實現(xiàn)對地物的測量繪制[2]。

3 無人機測繪的優(yōu)點

3.1 響應(yīng)速度快

借助無人機進行測繪時，無人機一般采用的都是低空飛行，本身對起落場地要求較低，起飛所需的準備時間短，而且受天氣因素影響較小，能夠有效節(jié)約測量時間。同時，無人機一般都會搭配相應(yīng)的車載系統(tǒng)，可以通過輸入任務(wù)來獲取相應(yīng)的測繪結(jié)果[3]。而在面對突發(fā)性自然災(zāi)害時，應(yīng)急部門需要依照最新的地形數(shù)據(jù)信息來制訂應(yīng)急方案，借助無人機，能夠?qū)崿F(xiàn)對災(zāi)區(qū)地質(zhì)環(huán)境的快速測量，也可以將測繪數(shù)據(jù)通過無線傳輸?shù)姆绞?，及時回饋給應(yīng)急部門，使得應(yīng)急工作人員在進行災(zāi)害應(yīng)對和處理時，具備更快的響應(yīng)速度。

3.2 測量范圍廣

傳統(tǒng)人工測繪需要工作人員攜帶各種各樣的測繪儀器進行實地測量，而因為測量環(huán)境的影響，測量的范圍相對較小。無人機測繪能夠?qū)@一問題進行解決，實施測繪工作時，可以同時使用多臺無人機，依照不同測繪環(huán)境，在不同高度進行測量，不僅測繪工作效率高，測繪數(shù)據(jù)精度更準確，而且測繪的范圍更廣[4]。無人機測繪還可以借助光譜實現(xiàn)對于數(shù)據(jù)的有效分析處理，獲取大范圍區(qū)域的監(jiān)測信息，也可以借助三維仿真模擬技術(shù)，在與數(shù)據(jù)庫信息進行對照的情況下，將監(jiān)測得到的信息展示出來，以此來促進測繪質(zhì)量的提高。

3.3 測繪成本低

一些大型項目在規(guī)劃過程中，很容易受到周邊環(huán)境因素的影響，不僅測繪工作的范圍較大，需要測繪的內(nèi)容也十分繁雜，如果沿用傳統(tǒng)人工實地測繪的方式，會導(dǎo)致人工成本的增大，出現(xiàn)超出項目投資預(yù)算的情況，對項目開發(fā)的經(jīng)濟性和安全性產(chǎn)生影響。借助無人機測繪技術(shù)，一天就可以完成數(shù)十平方千米的測繪，而且能夠保證數(shù)據(jù)的完整性和準確性，在提高測繪效率的同時，能夠降低人工成本的消耗，也可以就測量設(shè)備的損耗進行有效控制。

3.4 測繪時效強

傳統(tǒng)測繪工作需要手動輸入數(shù)據(jù)，在對數(shù)據(jù)進行匯總整理后，將數(shù)據(jù)傳遞給設(shè)計部門，但這樣會導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳遞的滯后性，嚴重時可能對項目的開發(fā)效率產(chǎn)生影響。與之相比，無人機測繪能夠?qū)崿F(xiàn)信息的有效聯(lián)動，而且可以在實施測繪工作的同時，借助無線網(wǎng)絡(luò)，將得到的各種數(shù)據(jù)信息傳輸給設(shè)計部門，設(shè)計部門可以依照現(xiàn)場地質(zhì)環(huán)境，做好復(fù)測工作，也可以對獲得的測繪信息進行分析和校準工作，避免出現(xiàn)信息遺漏的問題。

4 無人機在測繪工程中的應(yīng)用

無人機在測繪工程中的應(yīng)用一般體現(xiàn)在以下幾個方面：

1）數(shù)據(jù)采集。無人機可以依照預(yù)先設(shè)定好的航線來對相關(guān)數(shù)據(jù)進行收集，技術(shù)人員需要根據(jù)測繪區(qū)域和飛行安全進行管理，借助定位系統(tǒng)來對無人機進行精確定位，準確獲取相應(yīng)的坐標系統(tǒng)，確保測繪工作的高效實施。測繪資料獲取后，需要通過二次檢測來對數(shù)據(jù)質(zhì)量進行檢驗，確保數(shù)據(jù)的完整性和準確性，以此來促進測繪工作效率和質(zhì)量的提高。

2）圖像采集。無人機可以在測繪過程中進行影像的拍攝，借助三維建模等技術(shù)來對圖像進行加工處理。若測繪過程中，遇到不符合要求的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會自動對其進行處理，拍攝過程中相機可以通過自動變焦的方式來獲取清晰度更高的圖像。本文結(jié)合具體案例，對無人機在測繪工程中的應(yīng)用進行分析和討論。

某礦區(qū)測繪中，礦區(qū)本身屬于山間盆地地形，最大海拔高度1 051.86m，海拔最低點為800m，整個礦區(qū)地勢復(fù)雜，植被茂盛且以林木和灌木為主，道路交通條件差，網(wǎng)絡(luò)信號差，從保證測繪工作質(zhì)量的角度，使用無人機進行測繪工作[5]。

4.1 像控標記點設(shè)置

在對礦區(qū)進行測繪時，需要依照區(qū)域的形狀、面積和地形條件等，確定無人機飛行路線，這里依照自東向西的順序，設(shè)置9 條航線，無人機飛行高度為1 100m，將分辨率設(shè)置為0.16m，借助GPS 飛行控制系統(tǒng)實現(xiàn)對像控標志點的實時控制。依照礦山測繪條件，選擇地勢平坦且方便影像識別的區(qū)域，像控標記點的設(shè)置可以使用石灰粉，設(shè)置圓圈等醒目的標志。從該項目的具體情況分析，最終選擇的比例為1∶2000，在整個測區(qū)內(nèi)，均勻設(shè)置10 個像控標志點。

4.2 測繪數(shù)據(jù)獲取

參考當?shù)販y繪機構(gòu)建立起的CORS 網(wǎng)，對數(shù)據(jù)進行獲取和修正，選擇1985 國家高程基準，快眼Ⅱ型無人機，考慮工程的實際情況，在無人機上配置佳能EOS 5DS 數(shù)碼相機，該相機的像素較高，能夠獲得比較清晰的圖片。借助無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用，測繪信息呈現(xiàn)為瓦片形式，對照該信息能夠完成正射影像數(shù)據(jù)的切割工作，然后在百度地圖等地圖軟件中瀏覽。無人機在數(shù)據(jù)采集方面有著較好的優(yōu)勢，在運用測量技術(shù)、攝影技術(shù)、遙感技術(shù)等先進技術(shù)的情況下，能夠獲取完善的數(shù)據(jù)影像，利用空三算法的拼接矯正功能，能夠切實保證測繪信息的合理性和準確性，優(yōu)化區(qū)域網(wǎng)中的相關(guān)信息，繼而輸出標準化的數(shù)據(jù)格式。

4.3 測繪數(shù)據(jù)處理

該項目測量區(qū)域植被茂盛，無人機測繪得到的點云數(shù)據(jù)為高層數(shù)據(jù)，需要做好數(shù)據(jù)濾波，去除影響測量數(shù)據(jù)中的點云?？梢允褂肔idar Model 模板實現(xiàn)濾波操作，將點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成網(wǎng)格數(shù)據(jù)，配合Raster 軟件獲得測區(qū)地面模型。

4.4 測繪結(jié)果分析

從保證工程質(zhì)量的角度，需要對測繪結(jié)果精度進行檢查，檢測點應(yīng)該遍布整個測繪區(qū)域，在均勻分布的同時，具備一定的代表性。對照測繪結(jié)果分析，測繪區(qū)域內(nèi)無人機測繪像控點平面誤差和高程誤差分別小于0.05m 和0.2m，檢查點平面誤差小于0.3m，能夠滿足地形圖精度的要求。

5 結(jié)語

總而言之，無人機在工程測繪領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，能夠顯著提高測繪效率，降低測繪成本，應(yīng)該得到測繪人員的重視和推廣，通過對無人機測繪技術(shù)的合理應(yīng)用，保證工程測繪的效果。