無人機航空攝影測量技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

張風(fēng)霞

【摘要】隨著經(jīng)濟和各行各業(yè)的快速發(fā)展，當(dāng)前無人機設(shè)備憑借其操作便捷、測量精準(zhǔn)程度高等優(yōu)點而被廣泛地應(yīng)用到了數(shù)字化地形測量工作當(dāng)中，其不但有效提高了測量工作的效率，而且還有效提升了測繪結(jié)果的準(zhǔn)確性，提升測量精度，所以受到了越來越多的關(guān)注。其工程準(zhǔn)備階段和開展階段都進(jìn)行到全新的局面，測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度要求更高、執(zhí)行更加嚴(yán)格。通過采用無人機航拍技術(shù)能夠?qū)⑼ㄟ^定位系統(tǒng)、拍攝技術(shù)、地面監(jiān)控系統(tǒng)對測量區(qū)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的計算，從而有效提升測量工作的質(zhì)量和效率。

【關(guān)鍵詞】無人機航拍技術(shù);工程測量測繪;應(yīng)用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

21.

隨著無人機的功能在社會各界中，廣泛應(yīng)用，尤其是在測繪工程中，其強大的測繪能力以及高效的測繪效率，對于傳統(tǒng)的測繪行業(yè)，帶來了巨大的市場沖擊。我國科技強國建設(shè)目標(biāo)的穩(wěn)步推進(jìn)，在工程勘測尤其是工程勘測領(lǐng)域取得了長足的進(jìn)步和顯著的成效。伴隨著國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中提出的高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的工程建設(shè)要求，我國對于工程勘測的數(shù)據(jù)時效性、圖片分辨率和精度，以及測量技術(shù)的靈活機動性提出了更為嚴(yán)苛的要求。無人機攝影測量技術(shù)最為一種較為新穎的室外工程測量技術(shù)，能顯著提高工程勘測的測量效果，為此，本文就無人機攝影測量技術(shù)在工程勘測中的應(yīng)用重點。

1、有關(guān)常規(guī)無人機航測系統(tǒng)組成

無人機航測遙感技術(shù)是集成遙感、遙控、航空測量為一體的新型測繪技術(shù)，并以數(shù)據(jù)信息快速處理平臺作為技術(shù)支持，對地物進(jìn)行實時、快速的調(diào)查和動態(tài)監(jiān)測。無人機平臺是配載控制系統(tǒng)和傳感器的飛行器，按照其機翼的形態(tài)分為兩種類型：旋翼和固定翼，在當(dāng)前階段旋翼無人機比較受使用者的喜愛，因為其機身的構(gòu)造特點更加便于控制其飛行姿態(tài)。按照無人機的動力系統(tǒng)可以分為燃料型、電動型等。其遙感系統(tǒng)除飛行平臺以外還包括軟件和硬件的組成。慣性導(dǎo)航和飛行控制技術(shù)是對整個無人機飛行姿態(tài)以及所配載的有關(guān)配置加以管理控制的部分，主要的組成部分包括傳感器、慣導(dǎo)、接收機等，控制系統(tǒng)是整個無人機系統(tǒng)的核心技術(shù)，能夠?qū)o人機進(jìn)行導(dǎo)航定位，在出現(xiàn)危險情況時能夠使無人機自動進(jìn)入著落狀態(tài)并確保安全降落。小型的無人機飛行器在進(jìn)行自動控制時，需通過傳感器對飛行器的速度、位置、姿態(tài)反饋信息加以收集，反饋信息來自不同傳感器。慣性測量模塊獲取姿態(tài)狀態(tài)，GPS技術(shù)獲取速度與位置信息，但是因為單一通過GPS技術(shù)和IMU難以達(dá)到數(shù)據(jù)高精準(zhǔn)化，因此需要在傳感器系統(tǒng)中加入陀螺儀和氣壓計，并采取數(shù)據(jù)信息融合技術(shù)，從而確保無人機飛行器能夠安全、穩(wěn)定地進(jìn)行飛行工作。傳感器相關(guān)設(shè)備和控制系統(tǒng)的主要功能是獲取信息數(shù)據(jù)，在無人機系統(tǒng)中常用傳感器有熱成像儀、氣象傳感器、CCD等敏感組件。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是指將傳感器所獲取的數(shù)據(jù)信息傳送至地面監(jiān)測系統(tǒng)，并確保在傳輸?shù)倪^程中數(shù)據(jù)能夠保持完整性和清晰度。

2、無人機攝影測量技術(shù)的應(yīng)用流程

2.1無人機攝影設(shè)備的校驗

無人機云臺裝備的高清攝影器材，其相機鏡頭會存在一定的畸變差，因此在無人機外出攝影測量之前要對航測相機進(jìn)行畸變差和像素矩陣的校驗。這個校驗過程又可細(xì)分為兩步，即實驗室校驗和場外校驗。首先要在實驗室建立標(biāo)定白板，通過軟件補償?shù)姆绞綖橄鄼C編制有針對性的標(biāo)定表。比如對航測相機的到區(qū)塊的像素點做整體左偏移一個像素單位的補償，用于對抗其畸變差，得到真實有效的測量數(shù)據(jù)。實驗室校驗法簡單且易于實施，但無法模擬真實復(fù)雜的情況，因此在完成實驗室校驗之后，要到室外進(jìn)行實地校驗。操作方法和實驗室校驗一樣，需要技術(shù)人員首先在場外地面設(shè)置規(guī)則的標(biāo)定記號點，然后為無人機規(guī)劃編寫測繪高度、飛行速度和航線，應(yīng)特別注意規(guī)劃無人機飛行航線時應(yīng)盡量多的交叉重疊，以確定和校對相同GPS位置時航測相機的畸變差。保證航測相機的可靠校驗是保障工程勘測工作順利完成的首要前提。

2.2航空測量攝影方面的應(yīng)用

現(xiàn)階段，航空攝影測量技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用，占據(jù)著越來越重要的位置。在航空測量工作中，無人機測量技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步，各項功能也得到了更高效地發(fā)揮，可以很好地實現(xiàn)在復(fù)雜環(huán)境成像任務(wù)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化作業(yè)。另外，在攝影系統(tǒng)及GPS定位系統(tǒng)的支持下，可以將所獲取圖片信息及位置數(shù)據(jù)等有效整合起來，進(jìn)而使圖像信息更加富有內(nèi)涵。應(yīng)用圖像繪制及合成等技術(shù)使基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息得以有效整合，進(jìn)而利用相關(guān)信息處理系統(tǒng)進(jìn)行深入加工，并最終形成具有更高準(zhǔn)確性和質(zhì)量的影像數(shù)據(jù)。這樣可以更好地對一些復(fù)雜、特殊環(huán)境進(jìn)行有效把控;同時也有效地確保了測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

2.3地形測量效率提升

地形測量工作反映出地面的地勢結(jié)構(gòu)以及地勢特點，為進(jìn)一步開展相關(guān)區(qū)域的建設(shè)提供了重要的支撐。本次測繪共計用時140min，使用兩臺無人機，多個架次進(jìn)行測量，同時在相關(guān)人員沒有進(jìn)行地面勘察的情況下，進(jìn)行地面區(qū)域的測繪工作，且測繪內(nèi)容的分辨率為9cm，滿足相應(yīng)的測繪任務(wù)需求，地形測量效率顯著提升。據(jù)人工測繪工程量對比，無人機的節(jié)約時間達(dá)到5倍以上的，且節(jié)能環(huán)保，無需任何的前期調(diào)研或者地形分析，結(jié)合當(dāng)前無人機地面測繪技術(shù)，進(jìn)行有效的測繪工作。由于測繪過程中，地面建筑過多，對于測繪區(qū)域造成一定的干擾，但是結(jié)合后期圖像計算軟件，可以實現(xiàn)對地面數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)測算。由此可見，地形測繪效率大大提升。同時，基于地形測繪的內(nèi)容和數(shù)據(jù)，可開展后期的地形顯示工作。

2.4繪制地形地圖方面應(yīng)用

在無人機設(shè)備中繪制地形地圖是一項極為重要的工作內(nèi)容。在這一過程中，為了更好地確保其具有更高繪制精度，相關(guān)作業(yè)人員就要對數(shù)字化技術(shù)加以研究和探索，滿足測量要求。使得清晰度、比例尺，如對于河流、水庫以及湖泊等實施測量過程中，就可以應(yīng)用航空攝影測量法來進(jìn)行具體作業(yè)，不僅可以對測量目標(biāo)進(jìn)行直接觀察而且可以對相關(guān)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行運算，使測量結(jié)果具有更高準(zhǔn)確性。另外，相關(guān)作業(yè)人員還應(yīng)當(dāng)結(jié)合無人機作業(yè)原理、測量方法、系統(tǒng)運用以及地圖地形繪制等方面進(jìn)行綜合考量，使各項數(shù)據(jù)信息得以實現(xiàn)優(yōu)化，盡可能地使圖像地形與數(shù)據(jù)地形保持統(tǒng)一，使地圖繪制技術(shù)水平得到進(jìn)一步增強。

結(jié)語：

無人機航拍技術(shù)在地質(zhì)工程測量測繪中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，并且取得了很大的成就，但是因為天氣、氣候因素的影響還存在一些問題需要解決，需要相關(guān)的科研人員和生產(chǎn)商根據(jù)問題加以進(jìn)一步的研究，從而使無人機航拍技術(shù)得到更高效應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐海鋒.無人機攝影測量技術(shù)在工程勘測中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2020（7）：22-23.

[2]何輝.無人機航空攝影測量技術(shù)在水利工程中的運用思考[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2020（2）：259-260.