林偉東

【摘? 要】隨著科技的飛速發(fā)展，無人機技術(shù)日益成熟，無人機遙感技術(shù)作為一種新型的測量技術(shù)，在測繪工程中起到了非常重要的作用，可以有效提高測繪工程的工作效率和質(zhì)量。論文在分析無人機遙感技術(shù)的內(nèi)涵和優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，詳細(xì)探討無人機遙感技術(shù)在測繪工程測量中的具體應(yīng)用。

【Abstract】With the rapid development of science and technology， UAV technology is increasingly mature. As a new measurement technology， UAV remote sensing technology plays a very important role in surveying and mapping engineering， which can effectively improve the efficiency and quality of surveying and mapping engineering. Based on the analysis of the connotation and advantages of UAV remote sensing technology， this paper discusses the specific application of UAV remote sensing technology in measurement of surveying and mapping engineering in detail.

【關(guān)鍵詞】無人機遙感技術(shù);測繪工程;實際應(yīng)用

【Keywords】UAV remote sensing technology; surveying and mapping engineering; practical application

【中圖分類號】P237? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）10-0188-03

1 無人機遙感技術(shù)的相關(guān)概述

1.1 無人機遙感技術(shù)簡述

無人機顧名思義就是不依賴人工操作駕駛就能夠在空中進行飛行的飛行器。遙感技術(shù)由四部分構(gòu)成，分別是遙感器、信息傳播設(shè)備、信息接收設(shè)備以及遙感平臺。如果將遙感技術(shù)進行分類的話，可以分為微波遙感、光波遙感和紅外遙感，這是根據(jù)遙感技術(shù)所利用的光線上的區(qū)別劃分的[1]。遙感技術(shù)和無人機的碰撞融合，能夠讓二者的功能、作用和優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。遙感技術(shù)和無人機進行有機結(jié)合，能夠最大程度地發(fā)揮二者的作用和優(yōu)勢。通過實踐，無人機遙感技術(shù)展現(xiàn)出了其無與倫比的優(yōu)勢，如監(jiān)測范圍廣、信息的獲取和處理迅速、系統(tǒng)性能優(yōu)良等。

1.2 無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

1.2.1 難度系數(shù)低

我國對無人機技術(shù)的研究正在邁向更深層次的同時，推動無人機的操作逐漸簡便化。在大部分的測繪工程測量工作中，工作人員需要做的只是提前規(guī)劃并設(shè)置好無人機在空中飛行的路線，為無人機指導(dǎo)方向和及時改變數(shù)據(jù)使之與環(huán)境相適應(yīng)。之后工作人員坐等無人機反饋回來精準(zhǔn)的測量結(jié)果即可[2]。而且完全不用擔(dān)心無人機在工作時出現(xiàn)異常情況，因為一旦有問題，無人機能“自救”，就是自我排查問題并且及時飛回起點位置，待問題解決后繼續(xù)出發(fā)工作。

1.2.2 監(jiān)測效率高

如果是人工測量的話，受各種因素的影響，測量速度不能得到保證。但是無人機則不同，因為遙感技術(shù)的使用使得無人機對突發(fā)事件的監(jiān)測功能尤其顯著，反應(yīng)異常靈敏，能夠第一時間分析出原因和問題，提高了應(yīng)對突發(fā)情況的能力，降低了突發(fā)事件對測量工作的影響，保障測量工作能夠順利進行。

1.2.3 靈活方便

無人機遙感技術(shù)在實際使用過程中因為體積小、質(zhì)量輕，因此顯示出極其靈活方便的優(yōu)勢[3]。攜帶它不會覺得礙事，完全不占空間，而且能夠在大部分的區(qū)域范圍內(nèi)隨時起飛和降落，不用專門為其尋找大片空曠場地。在進行測繪工程的測量工作時，能夠隨時準(zhǔn)備出發(fā)去搜集相關(guān)信息，完全不用人為看管，完成設(shè)定的路線飛行任務(wù)，無人機會自主降落在預(yù)設(shè)處，這滿足了工作的大部分需求，提高了測量效率。

1.2.4 監(jiān)測范圍廣

無人機遙感技術(shù)不斷發(fā)展成熟，監(jiān)測范圍也越來越廣泛，由此引發(fā)了應(yīng)用熱潮。無人機遙感技術(shù)最大的吸引人注意的點在于它能夠進入那些環(huán)境復(fù)雜惡劣、人工監(jiān)測難度極高以及人類還沒有能力進入的范圍進行監(jiān)測，而且監(jiān)測結(jié)果往往精確度很高，甚至遠(yuǎn)超人工監(jiān)測，這對于測繪工程來說是一項具有重大實踐價值的技術(shù)突破[4]。另外，無人機遙感技術(shù)還在不斷創(chuàng)造奇跡，又完美結(jié)合了三維技術(shù)，這一進步做法直接促進測量結(jié)果更加精準(zhǔn)全面，展示在人們面前的區(qū)域狀況更加清晰明了，給相關(guān)工作人員節(jié)省了很多時間，大大提高了測繪的工作效率。

2 無人機遙感技術(shù)在測繪工程測量中的具體應(yīng)用

2.1 獲取測繪所需要的影像信息

利用無人機遙感技術(shù)為測繪工程測量工作服務(wù)時，為保護無人機以及獲得精準(zhǔn)無誤的影像信息，測繪人員在無人機正式進入?yún)^(qū)域范圍之前，必須要做好調(diào)研工作，對區(qū)域環(huán)境狀況進行基本了解并掌握，并且在綜合分析多種參數(shù)信息的基礎(chǔ)上為無人機規(guī)劃出一條科學(xué)合理的飛行路線，然后通過無人機試飛的方式來確定設(shè)備平臺的位置[5]。無人機在實際的飛行過程中，會不可避免地與預(yù)設(shè)路線有微微出入或者說有一定偏差，所以在無人機工作過程中，它不僅要獲取測量的數(shù)據(jù)信息，同時還要在測量的區(qū)域內(nèi)拍攝，將區(qū)域內(nèi)的真實情況以圖片的方式清晰記錄并保存下來，目的是后期工作中對圖片進行處理得到三維影像后，來驗證獲得的測量結(jié)果信息的精確程度，也為后期的數(shù)據(jù)分析結(jié)果提供了可靠證明。同時可以輔助拍攝得到最終想要的效果，也同時幫助空中三角測量技術(shù)進行進一步的補充和修改，推動其廣泛應(yīng)用。在無人機進行拍攝時，可以嘗試控制無人機的飛行姿態(tài)、轉(zhuǎn)彎速度，同時還可以變化拍攝設(shè)置，如曝光、延遲拍照等來獲得影像，這樣拍攝出來的內(nèi)部環(huán)境才能夠更全面、更直觀，更有利于提高測繪工作的質(zhì)量。

2.2 采集測繪所需的數(shù)據(jù)

借助無人機遙感技術(shù)來進行測繪工作的過程中，要特別關(guān)注采集方式。在測量過程中，往往會有2種采集方式來獲取測繪數(shù)據(jù)，分別是手動數(shù)據(jù)采集和自動加密數(shù)據(jù)采集。二者當(dāng)中，前者手動數(shù)據(jù)采集方式也可以說是遠(yuǎn)程控制采集方式，這種方式可以實時獲得數(shù)據(jù)信息，但是要時刻確保得到的數(shù)據(jù)信息是完整的，即便這樣，后期還要有序地進行二次檢測工作[6]。這種方式要想確保數(shù)據(jù)資料的可靠性，還要做好檢測階段的管控工作，滿足測繪工作的需要。而對于后者來說，工作過程相對來說要簡單。無人機上的拍攝裝置會將拍攝到的數(shù)據(jù)信息暫時存儲在機器設(shè)備里。相關(guān)的人員要想獲得內(nèi)部儲存的數(shù)據(jù)資料必須要取得訪問權(quán)限，之后再對數(shù)據(jù)進行整理分析，就得到了測繪工作需要的信息資料。

2.3 空中三角測量中的應(yīng)用

測量工作中有極其重要的一個環(huán)節(jié)，即空三加密。簡單解釋就是通過剖析測量時拍攝的圖像來確定區(qū)域內(nèi)部分元素。在之前的測量過程中，我們都是借助三角測量方法，但是這種方式有一定弊端。因為無人機在飛行過程中可能會出現(xiàn)一定程度的偏角，而且飛機飛行中受風(fēng)向的影響不可能保持絕對的平穩(wěn)，所以給影像匹配造成了干擾，影響了連接點的提取，甚至使得無人機影像旋片角度明顯超出預(yù)設(shè)范圍導(dǎo)致影像之間的關(guān)系無法做到一一對應(yīng)。這就需要人工來完成之后的調(diào)整對應(yīng)工作，否則就不能開始之后的影像快拼，既增加了工作人員的工作量，也會耽誤工程進度。計算環(huán)節(jié)，會使用相關(guān)的自動化圖像處理軟件，拍攝好的圖像和相關(guān)的數(shù)據(jù)是處理階段工作的對象。為達到更加便捷處理的目的，我們選擇把2條航線當(dāng)作構(gòu)架航線，之后根據(jù)數(shù)據(jù)來自由匹配;提取和測試連接點的工作同時展開，進而了解其分布的均勻狀況[7]。另外還會人為地增加一些連接點，使模型與航線之間的連接強度提高。另外，要格外注意增設(shè)連接點時的操作事項，避開邊緣地帶，盡量選擇增加在影像的中央位置上，這樣可以避免邊緣變形情況的出現(xiàn)。

2.4 對采集數(shù)據(jù)進行分析處理

按照傳統(tǒng)的工作流程，要對整個測繪工程測量進行劃分，分成獨立的環(huán)節(jié)逐一去完成。而當(dāng)無人機遙感技術(shù)應(yīng)用于測量工作時，能夠同時開展數(shù)據(jù)的采集和處理工作，提高了整個測繪結(jié)果的準(zhǔn)確性，也提高了工作效率。無人機遙感技術(shù)最初在處理數(shù)據(jù)時面對一個難點，即數(shù)碼影像的排列方式?jīng)]有規(guī)律，所以一旦無人機飛行過程中出現(xiàn)角度異常，如俯仰角角度過大、旋偏角過小等情況，會導(dǎo)致堆疊現(xiàn)象顯著，最后得到的是發(fā)生形變的、與真實情況相差甚遠(yuǎn)的影像。后來，針對這一弊端，無人機的設(shè)計人員想到了可變焦鏡頭，于是在無人機的頂部放置了數(shù)碼相機，便可以在一定范圍內(nèi)變換焦距，獲得寬窄不一的視場角，隨后，研發(fā)人員受其啟發(fā)，經(jīng)過分析計算，得到了科學(xué)的參數(shù)。通過對原來參數(shù)的調(diào)整，大大改善了數(shù)據(jù)處理的效果，很大程度上降低了上述弊端的影響。

2.5 在低空作業(yè)中進行應(yīng)用

無人機遙感技術(shù)對環(huán)境的適應(yīng)性很強，即使環(huán)境惡劣、復(fù)雜，環(huán)境內(nèi)光線昏暗也不影響無人機遙感技術(shù)的性能。它憑借其靈活機動的優(yōu)勢，同樣能夠拍攝出高質(zhì)量的影像，獲得精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)[8]。而且對它的操作很簡單，再加上上面敘述的優(yōu)勢，使得它在防災(zāi)減災(zāi)、監(jiān)測環(huán)境和建設(shè)城市等工作上逐漸大放光彩。無人機遙感測繪技術(shù)仍然在隨著科技發(fā)展水平的提高而不斷優(yōu)化，最顯著的特點就是自動化水平在逐漸提高。另外，無人機遙感技術(shù)的拍攝效果也更加清晰，功能增多，所以未來其可以在多個領(lǐng)域來展現(xiàn)其重要作用。

2.6 及時處理突發(fā)事件

傳統(tǒng)測量手段面對滑坡、泥石流、地震災(zāi)害等突發(fā)事件時，往往會束手無策，不能正常進行工作。傳統(tǒng)方式早已過時，測量耗費大量時間，不能夠進行實時的動態(tài)測量。一些山區(qū)地區(qū)會因為地震、滑坡、泥石流等災(zāi)害的發(fā)生，自然環(huán)境急劇惡化，給測量工作帶來很大難度。另外，天氣因素也會讓航空遙感和衛(wèi)星遙感的測量效果大打折扣，影像獲取時間延長、影像不清晰等，與預(yù)想的測量目標(biāo)的效果相差甚遠(yuǎn)。而無人機遙感技術(shù)完美地克服了這些問題，該技術(shù)很難受到突發(fā)事件的影響，即使是發(fā)生了也可以繼續(xù)深入災(zāi)區(qū)內(nèi)部進行動態(tài)監(jiān)測，第一時間測量災(zāi)區(qū)的具體情況并獲取準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)，為突發(fā)事件的應(yīng)急處理提供重要的參考。

2.7 特殊目標(biāo)數(shù)據(jù)信息的獲取

在一些特殊目標(biāo)的測繪中，如軍事領(lǐng)域等，這些特殊目標(biāo)所需的數(shù)據(jù)資料要更加的詳細(xì)。由于傳統(tǒng)的航拍技術(shù)難以獲取測量區(qū)域的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)信息，這就可以用無人機遙感技術(shù)，不但獲取的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，而且拍攝的影像資料也更加清晰，位置與精確度都高，大大提高了測繪成圖的制作效率，同時，整個測繪過程節(jié)省了大量的人力、物力和財力。

3 針對無人機遙感技術(shù)應(yīng)用的一些建議

3.1 加強無人機的飛行姿態(tài)以及傳感器的控制

我國的一些傳統(tǒng)無人機技術(shù)相對來說比較落后，因此，所搭載的傳感器的精度都比較低，如果運用這種無人機進行工程測繪，那么所得到的測繪結(jié)果的精確度就比較低，不能夠達到測繪的標(biāo)準(zhǔn)要求。隨著測繪工程對于測量精度要求的不斷提升，也就需要無人機傳感器的精度隨之提升，無人機遙感技術(shù)在具體的應(yīng)用過程中，需要保證無人機的操縱性，只有這樣才能搭載精度更高的傳感器，并且要充分地保證無人機的續(xù)航能力，從而滿足一些大型工程的測繪需求。另外，傳統(tǒng)的無人機在飛行過程中，由于穩(wěn)定性不強，特別是在遇到一些惡劣天氣時，就無法進行測繪活動，因此，現(xiàn)階段我國在無人機領(lǐng)域需要重點克服的一個難題之一，就是無人機的飛行姿態(tài)，以確保無人機飛行的穩(wěn)定性。

3.2 提高無人機的起降及抗風(fēng)性能

使用無人機遙感技術(shù)進行測繪的過程中，一般都是自然條件比較惡劣的山區(qū)，這對無人機的性能提出了更高的要求，甚至在一些大型工程測繪過程中無人機需要滑降，如果地質(zhì)條件比較差的話，就會導(dǎo)致無人機的損壞，也很容易造成無人機無法起飛。如果選擇小型無人機，那么測量的精準(zhǔn)度就會受到影響。根據(jù)物理學(xué)的相關(guān)知識，可以得到，要想提高無人機飛行的穩(wěn)定性，就必須要增強無人機自身的重量，但是如果一味地增強無人機的重量，那么必然會對無人機的起降條件提出更苛刻的要求。因此，尋找平衡度與無人機自身重量之間的一個函數(shù)關(guān)系是非常重要的。在進行測量工作的過程中，一般小型無人機都不能獲得遙感影像的航拍坐標(biāo)，這樣也會影響影像的具體精準(zhǔn)度，仍然需要人工進行補點，這個方面也是現(xiàn)階段我國無人機遙感技術(shù)領(lǐng)域急需解決的一個問題之一。

4 無人機遙感技術(shù)在測繪工程中應(yīng)用的注意事項

4.1 對相關(guān)設(shè)備進行定期檢查，確保其性能

在測繪工程中，無人機遙感技術(shù)的具體應(yīng)用，只有不斷提升該技術(shù)的水平，才能非常準(zhǔn)確地獲取測量數(shù)據(jù)。同時，還應(yīng)加強對無人機遙感技術(shù)的相關(guān)管理，定期檢查相關(guān)設(shè)備，做好設(shè)備的調(diào)試，防止設(shè)備老化，以保障設(shè)備性能的穩(wěn)定工作。此外，無人機相關(guān)設(shè)備運行當(dāng)中也要做好以下幾點：①在設(shè)備使用前，必須要依據(jù)該設(shè)備的操作說明對其進行檢查，確保設(shè)備是通過質(zhì)量檢測的才能進行測量工作;②按照測繪工程的實際需求，調(diào)試好設(shè)備的性能，讓測得的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確、可靠;③要求相關(guān)單位及人員，做好對電源系統(tǒng)、通訊設(shè)備、地面電臺等配套設(shè)施的管理與檢查工作，以保障后續(xù)測繪工作的有序進行;④測繪期間，要做好派送影片質(zhì)量的管理，防止出現(xiàn)不清晰、重疊、航線彎曲等情況，還應(yīng)注重拍攝影片清晰度與色彩的檢查，這也有利于無人機遙感技術(shù)水平的提升。

4.2 對像控點的測量流程進行優(yōu)化

在測繪測量工作中，要想有效提高無人機遙感技術(shù)的工作效率，應(yīng)當(dāng)合理布設(shè)拍攝的像控點，同時不斷優(yōu)化測量的流程。具體可按照拍攝的范圍，對拍攝區(qū)域的影像與自由網(wǎng)的效果進行檢查，從而更好地促進自由網(wǎng)拼圖的生成。然后，依據(jù)測量區(qū)域地形地勢的特點，對拍攝的像控點進行優(yōu)化布設(shè)，以獲得更好的影像拍攝質(zhì)量。此外，測量人員不要在采集工作時隨意刪除或更改原始的設(shè)備信息，也無需重復(fù)指示無人機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，以保障數(shù)據(jù)的真實性和原始性。并且，在整理數(shù)據(jù)時，全面、詳細(xì)地整理數(shù)據(jù)，可以通過數(shù)據(jù)采集工作的精確度，讓收集的數(shù)據(jù)更具完整性。

5 結(jié)語

綜上所述，無人機遙感技術(shù)作為較先進的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)之一，其數(shù)據(jù)處理效率快、測量范圍廣、受外部環(huán)境因素影響低，可應(yīng)用于測繪工程測量活動。針對一些復(fù)雜的測繪工作，無人機遙感技術(shù)可有效地應(yīng)用到該地理環(huán)境當(dāng)中，不僅提高了測量工作的效率與安全性，而且測量獲得的數(shù)據(jù)也更加準(zhǔn)確、清晰。因此，在當(dāng)前的測繪工程中，無人機遙感技術(shù)是不可或缺的一種測繪技術(shù)。隨著社會的發(fā)展，要加強技術(shù)研究，不斷優(yōu)化無人機遙感測繪技術(shù)，以更好地服務(wù)于測繪工程測量工作。

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