無人機(jī)航拍技術(shù)在工程測量測繪中的應(yīng)用

馬林鵬

摘 要：在工程建設(shè)中，對測量測繪技術(shù)的要求越來越高，人們對工程測量測繪數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)行提出了更高的要求，并且開始選擇無人機(jī)航拍技術(shù)對其進(jìn)行測量測繪無人機(jī)航拍技術(shù)在很大程度上提高了工程測量測繪的精密性，從根本上保證了工程測量測繪數(shù)據(jù)的可靠性。本文就無人機(jī)航拍技術(shù)在工程測量測繪中的應(yīng)用展開了討論。

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

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和攝影機(jī)的改革，無人機(jī)航拍逐漸興起，尤其是隨著飛控核心技術(shù)的逐漸成熟，為無人飛行器提供了安全可靠的飛行保障。運(yùn)用無人機(jī)航拍有成本低廉、攜帶操作簡便、實際應(yīng)用較靈活的優(yōu)點，將其應(yīng)用在工程測量測繪中，有利于提升工程測量測繪的質(zhì)量。

1. 無人機(jī)航拍技術(shù)的優(yōu)勢

對于無人機(jī)測繪來說，是一種運(yùn)用在地形測繪上的新興技術(shù)，且在實際運(yùn)用中存在著資金耗費(fèi)較小、勘查反饋能力高，時間相對較短等特點。尤其是在一些環(huán)境比較復(fù)雜工程中也可以實現(xiàn)靈活有效的運(yùn)用。將無人機(jī)航拍技術(shù)運(yùn)用到工程測量測繪中不僅可以完成傳統(tǒng)的航攝任務(wù)，同時也可以涉及到全新的領(lǐng)域中。這一技術(shù)設(shè)備體積相對較小，其結(jié)構(gòu)上也比較簡單，造成流程十分便捷，有著傳統(tǒng)拍攝中所不能比擬的優(yōu)勢。第一，大飛機(jī)對起降場所的要求相對較高，而無人機(jī)則實現(xiàn)了就地起降，這樣也就節(jié)省了一定的路程。第二，大飛機(jī)在開展相關(guān)工作的過程中很容易受到自然環(huán)境等因素的影響，所以對天氣有著極為嚴(yán)格的要求。但是對于無人機(jī)來說，對自然環(huán)境的要求相對較高，距離地面的高度也可以實現(xiàn)自行控制，這樣也就可以更加準(zhǔn)確的獲取到相關(guān)的資料。

2. 無人機(jī)航拍技術(shù)系統(tǒng)組成

2.1 遙感信息采集系統(tǒng)

遙感信息采集系統(tǒng)主要包括以下方面：（1）無人機(jī)遙感平臺。航測遙感技術(shù)利用無人機(jī)裝載航空數(shù)碼相機(jī)，并采用IMU（慣性測量）/GPS（全球定位系統(tǒng)）技術(shù)而進(jìn)行導(dǎo)航的航空攝影，適于低空飛行的航測遙感技術(shù)是我國在遙感技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型技術(shù)，其優(yōu)勢在于可以快速、精準(zhǔn)、高效地獲取地理信息數(shù)據(jù)。無人機(jī)遙感測繪系統(tǒng)包括兩大部分，分別是遙感信息采集系統(tǒng)，遙感信息處理系統(tǒng)。（2）地面監(jiān)控系統(tǒng)。全向天線、監(jiān)控軟件、供電系統(tǒng)、便攜式計算機(jī)幾部分系統(tǒng)構(gòu)成了地面監(jiān)控系統(tǒng)，不同的環(huán)節(jié)解密結(jié)合相互關(guān)聯(lián)，技術(shù)工作人員可以操作地面監(jiān)控軟件，相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)定，包括導(dǎo)航模式的選擇、相機(jī)曝光、基本飛行參數(shù)的設(shè)置、航線規(guī)劃輸入；還有勘查數(shù)據(jù)的輸出和上傳，以及突發(fā)條件下報警設(shè)置等。實際操作中將機(jī)載飛控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)鏈開展鏈接，飛行過程中的實際信息和數(shù)據(jù)就可以隨時傳遞，更加方便操作。（3）飛行控制系統(tǒng)。無人機(jī)飛行控制的關(guān)鍵內(nèi)容就是飛行控制系統(tǒng)，其具體的工作內(nèi)容包括對定位系統(tǒng)導(dǎo)航開展科學(xué)的利用，進(jìn)一步達(dá)到信號定位，實時的掌握加速度計、陀螺等飛行器平臺的具體工作狀態(tài)變化，通過這種工作流程實現(xiàn)無人機(jī)的數(shù)字化監(jiān)控，基礎(chǔ)實現(xiàn)定點信息采集任務(wù)。

2.2 遙感信息處理系統(tǒng)

遙感信息處理系統(tǒng)主要包括以下三個方面：第一，遙感像片處理。遙感像片處理主要是對相機(jī)檢定參數(shù)以及航攝規(guī)范表等數(shù)據(jù)文件進(jìn)行整合處理。第二，空中三角測量?？罩腥菧y量是遙感信息處理系統(tǒng)的關(guān)鍵，它是指通過一定的流程，形成三維立體模型，并生成核線影像。第三，三維建模系統(tǒng)。通過三維建模系統(tǒng)，實現(xiàn)虛擬地形地物的可視化，進(jìn)而獲得具體信息。

3. 無人機(jī)航拍技術(shù)在工程測量測繪中的應(yīng)用

在工程測量中應(yīng)用無人機(jī)航空攝影技術(shù)，首先應(yīng)當(dāng)劃定測量范圍和區(qū)域，并明確飛機(jī)的起飛、降落位置與空間準(zhǔn)備，從而確保后續(xù)的測量工作能夠順利開展，并取得清晰準(zhǔn)確的測量成果。

3.1航線和測量范圍的規(guī)劃

從目前的情況來看，現(xiàn)代的無人飛行的最長時間能夠達(dá)到 60min，將飛行過程中的起飛和降落時間排除，整個拍攝過程的時間大約在 50min左右。在航測過程中要對該問題進(jìn)行充分考慮，避免航測期間，導(dǎo)致無人飛機(jī)能源耗盡，從而出現(xiàn)墜機(jī)的惡性事故。為了對拍攝時間進(jìn)行合理控制，在作業(yè)過程中，可以對航線進(jìn)行合理規(guī)劃，從而確保作業(yè)的和順利進(jìn)行，避免各種安全事故的發(fā)生。此外，為了保證無人機(jī)航空測量工作的全面性，要對工程全境測繪區(qū)域進(jìn)行合理規(guī)劃。可以從空中俯瞰，依據(jù)具體情況，將測繪區(qū)域劃分為兩邊等距、長條狀取區(qū)域，然后在四個角上設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志，依據(jù)飛機(jī)飛行的實際時間、飛行速度、行距等各項內(nèi)容，完成對航拍作業(yè)流程的合理設(shè)計，從而確保航拍工作的順利進(jìn)行。

3.2建立測量區(qū)域控制網(wǎng)

建立測量區(qū)域控制網(wǎng)的目的是進(jìn)一步精細(xì)化測量測繪工作。以某市的電力工程無人機(jī)航空攝影測量為例，依據(jù)測量所獲得地圖的大小，建立相應(yīng)規(guī)模的控制網(wǎng)，并在該控制網(wǎng)的區(qū)域中，設(shè)置GPS 坐標(biāo)點，以此建立三維坐標(biāo)系，便于采用坐標(biāo)的方式，表述該區(qū)域中各個點的方位，從而為后期的數(shù)據(jù)處理提供便利。而在此過程中，還需要注意核對坐標(biāo)、路線計算的準(zhǔn)確性，從而提高工作質(zhì)量。

3.3體系化的相片控制

普遍狀況下在無人機(jī)飛行的過程當(dāng)中，經(jīng)常會遇到飛行區(qū)域不規(guī)則的狀況，因此，做好像控點的布置就顯得十分重要。在布置像控點時，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合區(qū)域的具體狀況，并按照區(qū)域網(wǎng)進(jìn)行有效布點，區(qū)域網(wǎng)的大小和像控點之間的跨度應(yīng)綜合考慮成圖精度、產(chǎn)品用途、地形特點等多種因素，以能夠滿足空中三角測量精度為原則，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

4. 無人機(jī)航拍技術(shù)在工程測量測繪中的意義

4.1降低生產(chǎn)成本

無人機(jī)在使用過程中資金投入量比較小，勘查過程中反饋能力好，時間消耗少，方便不同地區(qū)的轉(zhuǎn)換應(yīng)用。無人機(jī)不用建立專業(yè)的起降場地，需要的操作人員少，因此節(jié)省了生產(chǎn)投入。

4.2工作效率更高

無人機(jī)在低空航攝的過程中不僅反應(yīng)快速，而且具有機(jī)動性、靈活性的特點，對起降場地要求不高，在安裝以及調(diào)試方面還有作業(yè)的效率上都具有非常大的優(yōu)勢，能夠在特定的局域性還有突發(fā)性事件以及天氣不好的環(huán)境下進(jìn)行影像的拍攝，在時間比較緊張、測繪任務(wù)比較重的情況下使用無人機(jī)的低空航攝測量技術(shù)，能夠在比較短的時間內(nèi)實現(xiàn)影像數(shù)據(jù)的獲取，為地震、山體滑坡、森林火災(zāi)等突發(fā)事件提供測繪應(yīng)急保障。

4.3數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確

高分辨率影像獲取是無人機(jī)航拍技術(shù)的一個特點，低空無人機(jī)作業(yè)幾乎不受云層影響，并且離地面的高度可以自行控制，方便獲取更加詳細(xì)高分辨度的影像資料。工作人員可以靈活控制無人機(jī)的速度，將航速控制在最優(yōu)化范圍內(nèi)，對于突發(fā)狀況可以進(jìn)行變通，得到更加準(zhǔn)確的信息資料。通過無線傳輸方式，航攝數(shù)據(jù)可及時有效地傳播到地面設(shè)備上，通過軟件處理可形成準(zhǔn)確的正攝影像數(shù)據(jù)成果。

5.結(jié)束語

由于無人機(jī)航拍技術(shù)主要依賴于無人機(jī)來實現(xiàn)，所以，一定對無人機(jī)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量要求和技術(shù)要求，進(jìn)而實現(xiàn)無人家的多角度航拍，能夠準(zhǔn)確的對每一個測量區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確的拍攝和分析，無論是地域較小，還是地域較廣的地方，都逃不過無人機(jī)的“眼睛”?，F(xiàn)代無人機(jī)航拍技術(shù)較傳統(tǒng)航拍技術(shù)而言，具有較強(qiáng)的優(yōu)勢，并且能夠為整個工程測繪降低測量成本，進(jìn)而提升整個工程的經(jīng)濟(jì)效益。

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