工程測繪中無人機(jī)遙感測繪技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展

陳煌

蓮花縣地產(chǎn)測繪設(shè)計(jì)院 江西萍鄉(xiāng) 337100

無人機(jī)遙感技術(shù)是一種結(jié)合無人機(jī)駕駛飛行器技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)及GPS 差分定位技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化、獲取自然環(huán)境和工程地質(zhì)地形等空間遙感信息的現(xiàn)代化應(yīng)用技術(shù)。隨著近年來無人機(jī)遙感技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，其得到了工程測繪單位廣泛的應(yīng)用，無論是影像獲取還是數(shù)據(jù)處理均明顯優(yōu)先傳統(tǒng)的測繪技術(shù)，在各個(gè)區(qū)域中均有良好的發(fā)展前景。蓮花縣位于江西省西部，素有 “七分半山一分半田，一分水面和莊園” 之說，森林覆蓋率達(dá)67%。常有些測區(qū)位于深山老林中，甚至無路可達(dá)，此類情況使用無人機(jī)遙感技術(shù)則更顯其重要性和便利性，如我縣開展的三調(diào)項(xiàng)目舉證工作量非常大且山區(qū)多、路途遠(yuǎn)，無法到達(dá)實(shí)地舉證的圖斑數(shù)量多且分散，最終對無法到達(dá)的舉證圖斑采用無人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行舉證，保證了項(xiàng)目的順利完成。因此，為推動(dòng)無人機(jī)遙感測繪技術(shù)在工程測繪中的進(jìn)一步應(yīng)用與發(fā)展，對其應(yīng)用優(yōu)勢和應(yīng)用要點(diǎn)作系統(tǒng)分析探討十分必要。

1 無人機(jī)遙感測繪技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用優(yōu)勢

無人機(jī)遙感測繪技術(shù)在工程測繪中具有十分顯著的優(yōu)勢，可以大大提升測繪效率與質(zhì)量，可以得到廣泛的推廣應(yīng)用?？偟膩碚f，無人機(jī)遙感測繪技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用優(yōu)勢集中體現(xiàn)在以下幾方面：

1.1 監(jiān)測范圍廣泛

通過無人駕駛飛行技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)任何高度空間上的拍攝工作，甚至對于一些惡劣的環(huán)境也可以實(shí)現(xiàn)飛行，獲取到高精度的影像信息。更為重要的一點(diǎn)是，通過將無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用到沙漠、草原、沼澤等場域中可以最大限度減少人力物力的投入，提升工程測量的經(jīng)濟(jì)性[1]。

1.2 有很高的監(jiān)測效率

借助無人機(jī)遙感技術(shù)可以快速獲取到所要監(jiān)測區(qū)域的影像數(shù)據(jù)，并快速完成數(shù)據(jù)的傳輸、整理與分析工作，尤其是在數(shù)據(jù)傳輸、影像清晰度及數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性方面優(yōu)勢更為顯著。近年來無人機(jī)遙感技術(shù)越來越多的應(yīng)用于地震災(zāi)害及洪水災(zāi)害等突發(fā)事件的急救應(yīng)援工作中，可以取得良好的成效。

1.3 操作日益簡單化

隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷成熟，目前由大疆無人機(jī)公司所推出的無人機(jī)型號均已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)線路規(guī)劃、任務(wù)分析及自動(dòng)返航等功能，擁有更強(qiáng)的自主決策能力，這有助于實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的便利化操作。

1.4 良好的系統(tǒng)兼容性

無人機(jī)遙感技術(shù)整合了較多的先進(jìn)技術(shù)，優(yōu)勢互補(bǔ)，最大限度實(shí)現(xiàn)了整體優(yōu)勢。從硬件設(shè)備來說，遙感操作系統(tǒng)可以搭載到任何機(jī)型的無人機(jī)上，并與終端設(shè)備相連接，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。從軟件搭載來說，遙感系統(tǒng)與其他軟件的結(jié)合可以發(fā)揮更大的優(yōu)勢，比如可以將采集到的影像數(shù)據(jù)輸入至ARCGIS 中進(jìn)行分析，ARCGIS 所需要的數(shù)據(jù)也可以通過遙感系統(tǒng)獲取。

1.5 對飛行開展全過程和動(dòng)態(tài)監(jiān)控

無論是航線規(guī)劃還是無人機(jī)升空后的飛行狀態(tài)均可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，操作人員只需要借助電腦終端設(shè)備即可對無人機(jī)飛行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。一旦飛行過程中存在突發(fā)事件立即觸動(dòng)緊急返航功能，若電動(dòng)返航功能失效則可以立即借助遙控器完成手動(dòng)返航，確保整個(gè)航測工作的安全性。

2 工程測繪中無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的應(yīng)用

2.1 準(zhǔn)確獲取測繪影像數(shù)據(jù)

傳統(tǒng)的工程測繪需要測繪人員借助RTK 實(shí)地打點(diǎn)，一些較為惡劣的環(huán)境往往無法實(shí)現(xiàn)實(shí)地打點(diǎn)的目的，對整個(gè)工程測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性有較大的影響，無法滿足日益發(fā)展的工程測繪需求。無人機(jī)遙感技術(shù)的出現(xiàn)很大程度上解決了這一問題，實(shí)際開展工作時(shí)，為了更好確保影像數(shù)據(jù)的真實(shí)性，測繪人員可以先通過91 地圖或奧維互動(dòng)地圖得到測量區(qū)域，而后在測量區(qū)域的四周做像控點(diǎn)，用RTK 打點(diǎn)得到坐標(biāo)信息，后續(xù)可以與影像中同一點(diǎn)的坐標(biāo)信息進(jìn)行比對，確保影像精度。通常情況下會(huì)選擇在內(nèi)業(yè)階段預(yù)先規(guī)劃好飛行航線，待實(shí)際升空飛行時(shí)需要先選擇飛行場地，確保場地開闊，確保無人機(jī)升空與降落均安全，尤其是需要事先對該區(qū)域是否有禁飛限制進(jìn)行檢查，目前大疆公司所配備的軟件均可以自行查看。待整個(gè)架次完成后測量人員可以下載影像數(shù)據(jù)和POS 數(shù)據(jù)，繼而由內(nèi)業(yè)完成像控點(diǎn)的 “刺點(diǎn)” 和 “跑圖” 工作。

2.2 惡劣復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)用

往往多數(shù)的工程測繪項(xiàng)目所處的地質(zhì)地形環(huán)境較為惡劣，單純依靠人力進(jìn)行測繪有較大的難度，且部分區(qū)域人員無法進(jìn)入，測繪質(zhì)量無法得到有效的保障。而通過應(yīng)用無人機(jī)測繪技術(shù)可以最大限度克服這些復(fù)雜因素，有助于提升測繪效率與質(zhì)量[2]。目前來看，無人機(jī)遙感技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到地形圖測量、礦山治理測量及地質(zhì)災(zāi)害測量等工程測量中，能夠?yàn)楹罄m(xù)工作提供數(shù)據(jù)支持。

2.3 低空作業(yè)中的應(yīng)用

在一些起降條件較差，云層較低的山區(qū)，無人機(jī)遙感技術(shù)會(huì)受到一定的應(yīng)用限制，對工程測繪工作高效開展有較大的影響。近年來隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，低空無人機(jī)航攝系統(tǒng)開始代替常規(guī)航空攝影，在環(huán)境變化監(jiān)測、資源開發(fā)及農(nóng)林監(jiān)測中均得到了廣泛的應(yīng)用。在實(shí)踐應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，通過應(yīng)用低空無人機(jī)遙感技術(shù)可以靈活且安全的獲取到高精度的影像數(shù)據(jù)，應(yīng)用優(yōu)勢十分顯著。除此之外，近年來無人機(jī)遙感技術(shù)在檢測應(yīng)急事件中也得到了較好的發(fā)展，所研發(fā)的 “無人飛艇低空航測系統(tǒng)” 可以投入到一些特定的工作范圍中，其優(yōu)勢在于擁有更加完善的自檢校與自穩(wěn)定功能的組合低寬角低空數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)，所采用的檢校軟件和相片重疊關(guān)系可以最大限度降低誤差范圍[3]。另外，值得一提的是，無人飛艇低空航測系統(tǒng)對自動(dòng)化操作的要求更高，所配備的數(shù)據(jù)處理軟件可以大大提升自動(dòng)化水平，保證影像數(shù)據(jù)的分辨度和清晰度。鑒于低空無人遙感系統(tǒng)具有較多的優(yōu)勢，因而后續(xù)相關(guān)的國家部門和測繪單位要加大這方面技術(shù)的研發(fā)力度，掌握更多低空無人機(jī)航攝系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)，以此推動(dòng)無人遙感系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。

2.4 影像數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

長期的實(shí)踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的影像數(shù)據(jù)采集方式相比，無人機(jī)在開展影像數(shù)據(jù)分析處理時(shí)會(huì)出現(xiàn)數(shù)碼影像排列的不規(guī)則特點(diǎn)。分析原因可能是無人機(jī)升空作業(yè)過程中會(huì)因?yàn)榻嵌葐栴}導(dǎo)致旋偏角和俯仰角增大，繼而導(dǎo)致攝影像堆疊度對比增大，造成影像數(shù)據(jù)變形。近年來無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展一定程度上對這類問題作出了解答，實(shí)際測量時(shí)測量人員可以將變焦鏡頭應(yīng)用到無人機(jī)數(shù)碼相機(jī)設(shè)備上，測量時(shí)先對數(shù)碼相機(jī)變焦鏡頭進(jìn)行標(biāo)定作業(yè)，而后根據(jù)標(biāo)定結(jié)果開展分析，確定不同焦段上數(shù)碼相機(jī)的參數(shù)與畸變參數(shù)和焦距存在的關(guān)系，最終獲得數(shù)碼相機(jī)變焦鏡頭庫加速準(zhǔn)確標(biāo)定與畸變改正之間的要點(diǎn)策略，提升無人機(jī)影像數(shù)據(jù)獲取的真實(shí)性，最大限度發(fā)揮無人機(jī)遙感技術(shù)在工程測繪中的優(yōu)勢。

3 工程測繪中無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的發(fā)展前景

就目前無人機(jī)遙感測繪技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用來看，其已經(jīng)取得了十分廣泛的應(yīng)用，大到工程測量，小到生活中的攝影均有無人機(jī)的參與，在各行業(yè)的應(yīng)用日益增多。加上信息化的發(fā)展，無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展均進(jìn)入到了一個(gè)全新的時(shí)期，尤其是測量測繪工程中更是得到了廣泛的應(yīng)用，比如大中小比例尺地形圖測量、地質(zhì)災(zāi)害測量等航空攝影測量領(lǐng)域。隨著近年來城市化進(jìn)程的加快和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的強(qiáng)化，未來無人機(jī)遙感測繪技術(shù)在這兩方面的應(yīng)用會(huì)更加廣泛。比如在智慧城市建設(shè)方面，隨著數(shù)字城市概念的提出，無人機(jī)遙感測繪技術(shù)正在滲透至城市建設(shè)的方方面面，一方面城市規(guī)劃人員可以通過無人機(jī)遙感測繪技術(shù)獲取到DOM、DEM、DSM 影像數(shù)據(jù)成果，在基礎(chǔ)上開展更加合理的規(guī)劃工作。實(shí)踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，目前所使用的 “航天遠(yuǎn)景” 與立體眼鏡可以對電線桿等細(xì)小物體的高度進(jìn)行精準(zhǔn)測定，這無疑為城市地質(zhì)地形規(guī)劃提供了準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)，對未來實(shí)現(xiàn)城市日常管理有較大的挖掘價(jià)值。生態(tài)環(huán)境是人類賴以生存的基礎(chǔ)，隨著近年來我國在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與治理方面投入力度的加大，相關(guān)的地理信息和環(huán)境監(jiān)測事業(yè)得到了較大的發(fā)展，無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，在獲取國土資源、地震災(zāi)害及自然環(huán)境等遙感信息中發(fā)揮著重要的作用。更為重要的一點(diǎn)是，其可以高效完成遙感數(shù)據(jù)處理、影像建模及應(yīng)用分析，這對于提升環(huán)境監(jiān)測與治理的效率和質(zhì)量有重要意義。

4 結(jié)語

無人機(jī)遙感測繪技術(shù)具有運(yùn)作靈活、數(shù)據(jù)處理速度快及工作效率等優(yōu)勢，已經(jīng)成為工程測繪數(shù)據(jù)獲取與處理的主要技術(shù)。在今后工程測繪工作中可以進(jìn)一步加大無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的應(yīng)用力度，最大限度發(fā)揮無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的優(yōu)勢，提升工程測繪結(jié)果的真實(shí)性和有效性，推動(dòng)工程測繪事業(yè)更好發(fā)展。