房建測繪中無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的應(yīng)用研究

何保君

（廣東省地質(zhì)測繪院，廣東 廣州 510800）

0.引言

房建測繪中需要處理大量的數(shù)據(jù)，通過對大量數(shù)據(jù)的有效采集與分析，能夠為房建工程施工提供必要支持與助力，無人機(jī)遙感測繪技術(shù)在地形圖測繪工作中起著重要作用。測繪技術(shù)綜合運用了多項學(xué)科的知識，包括光學(xué)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等，不同學(xué)科知識的交叉運用提升了測量信息的精準(zhǔn)性，無人機(jī)遙感測繪技術(shù)在房建測繪作業(yè)中發(fā)揮著重要作用，要求作業(yè)人員掌握多項測繪技術(shù)。

目前我國國內(nèi)對無人機(jī)時空數(shù)據(jù)獲取方面處于初步研究階段，各種相關(guān)技術(shù)處于初步研究之中。北京四維遠(yuǎn)見公司開發(fā)了JX4DPW，武漢適普公司開發(fā)了VirtyuoZ，均屬于能夠進(jìn)行糾正航測相片的DPW，但是運用中若無人機(jī)的POS數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，則難以達(dá)到理想的航測效果。

南京工業(yè)大學(xué)馬瑞升提出了基于CCD相機(jī)誤差綜合標(biāo)定的幾何糾正技術(shù)路線，對無人機(jī)相片的幾何變形情況進(jìn)行分析。張遷在無人機(jī)影像快速拼接研究中，提出使用SUSAN算法自動配準(zhǔn)航空影像。解放軍信息工程大學(xué)周麗雅研究了遙感影像融合及質(zhì)量評價情況。電子科技大學(xué)的毛家好提出運用Harris角點檢測算法提取待配準(zhǔn)圖像中重疊區(qū)域里的特征點，結(jié)合匹配的特征點進(jìn)行模型變換，以此進(jìn)行圖像配準(zhǔn)。針對配準(zhǔn)之后的圖像使用融合算法進(jìn)行融合處理，由此實現(xiàn)了圖像的自動拼接。經(jīng)過探索與研究，當(dāng)前已經(jīng)形成了針對無人機(jī)測繪技術(shù)的多項研究成果，本文研究重點在于探索無人機(jī)遙感測繪技術(shù)在房建工程測繪中的應(yīng)用，進(jìn)行房建工程作業(yè)中的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析以及低空作業(yè)等。

1.無人機(jī)遙感測繪技術(shù)概述

無人機(jī)遙感測繪技術(shù)指的是使用無線電控制空中飛行器以完成工程測繪作業(yè)的技術(shù)體系，隨著當(dāng)前相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機(jī)測繪技術(shù)不斷得到發(fā)展，在房建工程測繪等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的運用為測繪工作開展提供了重要的技術(shù)支持，能夠提升測繪工作質(zhì)量與效率。無人機(jī)遙感測繪技術(shù)中設(shè)置了數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，并運用了飛行設(shè)備，在工程測繪方面運用廣泛，要求保證相關(guān)儀器設(shè)備性能穩(wěn)定，能夠符合作業(yè)要求。以此在作業(yè)過程中，要求提升無人機(jī)遙感控制技術(shù)的應(yīng)用能力。

2.房建測繪中無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 數(shù)據(jù)獲取安全可靠

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，當(dāng)前房建工程測量中大量運用了無人機(jī)遙感測繪技術(shù)，為建筑工程的精準(zhǔn)測量提供了必要的數(shù)據(jù)支持。當(dāng)前我國房屋建筑工程逐漸向著精細(xì)化方向發(fā)展，對建筑工程質(zhì)量提出了更高的要求。因此，要求測繪工作進(jìn)行過程中能夠具有精確的數(shù)據(jù)，無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的運用能夠在短時間內(nèi)收集大量數(shù)據(jù)信息，提升數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，與傳統(tǒng)測繪技術(shù)相比，能夠得出更為精準(zhǔn)的測量結(jié)果。無人機(jī)運用中使用遙感技術(shù)進(jìn)行控制，能夠全方面搜集房建工程各個角度與層面的地理信息，并對信息進(jìn)行整合與分析，與人工測量技術(shù)相比運用優(yōu)勢明顯，能夠顯著降低誤差率，與人工實地操作相比，運用優(yōu)勢明顯，提升了數(shù)據(jù)的安全性與可靠性。

2.2 無人機(jī)測繪新技術(shù)工作效率較高

在房屋工程數(shù)據(jù)測量過程中，使用無人機(jī)測繪新技術(shù)能夠顯著提升數(shù)據(jù)采集效率，有效保證測繪工程質(zhì)量。與傳統(tǒng)測繪技術(shù)相比，廣大技術(shù)人員積極吸取先進(jìn)的測繪經(jīng)驗，能夠有效克服人工作業(yè)中存在的缺陷，減少人工作業(yè)中的大量工作量，促進(jìn)理論與實踐的有效結(jié)合，進(jìn)一步提升測繪工作效率，提升工程質(zhì)量。

2.3 具有高清攝像功能

無人機(jī)測繪新技術(shù)在房建工程測量過程中，設(shè)置了高清攝像設(shè)備，能夠進(jìn)行高空遙感拍攝，使用無人機(jī)清晰地反映房建工程項目周圍地質(zhì)情況與地理情況，運用高清攝像設(shè)備保證圖形、視頻資料的清晰度，能夠進(jìn)行全面地拍攝，攝像過程中能夠放大拍攝圖片?？梢允褂脭z像軟件對拍攝過程進(jìn)行調(diào)控。能夠在任何環(huán)境下監(jiān)控房間周邊環(huán)境，并對拍攝的圖形資料進(jìn)行全面分析與總結(jié)，有效計算攝像過程中存在的誤差。在測繪作業(yè)進(jìn)行過程中具有較強(qiáng)的機(jī)動性，能夠?qū)o人機(jī)的拍攝設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，運用高清攝像設(shè)備或航拍設(shè)備，得出房建工程周邊清晰度極高的攝像資料，并對此搭載定位監(jiān)測設(shè)備，在地形測繪中具有顯著運用優(yōu)勢。

2.4 監(jiān)測面積覆蓋廣

無人機(jī)測繪技術(shù)較為先進(jìn)，在工程項目測量中能夠進(jìn)行較廣范圍的地面監(jiān)測，使得作業(yè)人員了解項目工程地周圍建設(shè)情況，及時發(fā)現(xiàn)工程建設(shè)中可能存在的問題，發(fā)現(xiàn)其中的安全隱患，對傳統(tǒng)測繪技術(shù)的重要改進(jìn)，尤其在面對緊急事件時，無人機(jī)測繪技術(shù)運用優(yōu)勢明顯，能夠快速地做出反應(yīng)，為相關(guān)人員結(jié)合無人機(jī)的反饋結(jié)果做出應(yīng)對機(jī)制。

3.房建測繪中無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的應(yīng)用

3.1 項目概況

廣東省某地正在進(jìn)行的“房地一體”農(nóng)村宅基地和集體建設(shè)用地確權(quán)登記工作項目為例進(jìn)行分析。該項目以滿足廣東省農(nóng)村宅基地和集體建設(shè)用地確權(quán)登記發(fā)證工作為出發(fā)點，以宗地為單位，以“權(quán)屬合法、界址清楚、面積準(zhǔn)確”為原則，通過外業(yè)調(diào)查、內(nèi)業(yè)建庫相結(jié)合的方法，開展每宗宅基地和集體建設(shè)用地的權(quán)屬以及地上房屋等建筑物、構(gòu)筑物的測量和基本情況調(diào)查等工作。

3.2 獲取測繪影像資料

利用無人機(jī)遙感測繪技術(shù)在廣東省某地正在進(jìn)行的“房地一體”農(nóng)村宅基地和集體建設(shè)用地確權(quán)登記工作項目測繪中，能夠得到測繪影像資料，為此在該技術(shù)運用過程中，要求結(jié)合廣東省某地正在進(jìn)行的“房地一體”農(nóng)村宅基地和集體建設(shè)用地確權(quán)登記工作項目工程建設(shè)情況以及當(dāng)?shù)氐匦翁卣鞯劝才棚w行路線，在測繪之前進(jìn)行必要的試飛實驗。要求無人機(jī)執(zhí)行測繪工作過程中，有效掌握房建周邊地理信息及其建設(shè)情況，對此做出一定的預(yù)控方案，為無人機(jī)設(shè)定飛行路線，保證無人機(jī)的正常飛行。

畫面處理系統(tǒng)采集無人機(jī)在空中測繪作業(yè)進(jìn)行過程中收集到的各項信息，信息處理中具有較高的圖像以及分辨率，將采集到的影像資料傳輸至操作人員終端之中，操作人員對傳輸?shù)降挠跋褓Y料進(jìn)行專業(yè)化甄別與處理。與其他測繪技術(shù)相比，無人機(jī)具有更為精確的像控點精準(zhǔn)度，在房建測繪工作中能夠有效測量建筑物中較為隱蔽的地點，以此提升建筑工程測量數(shù)據(jù)的完整性以及準(zhǔn)確度。廣東省某地正在進(jìn)行的“房地一體”農(nóng)村宅基地和集體建設(shè)用地確權(quán)登記工作項目工程測量中常用的無人機(jī)系統(tǒng)參數(shù)（如表1所示）：

表1 常用無人機(jī)系統(tǒng)參數(shù)

3.3 應(yīng)用無人機(jī)獲取測繪數(shù)據(jù)資料

在廣東省某地正在進(jìn)行的“房地一體”農(nóng)村宅基地和集體建設(shè)用地確權(quán)登記工作項目工程建設(shè)過程中需要處理大量的數(shù)據(jù)資料，無人機(jī)測繪技術(shù)的運用，在對工程項目數(shù)據(jù)資料的獲取方面具有顯著作用，能夠促進(jìn)無人機(jī)測繪技術(shù)的運用，在無人機(jī)測繪技術(shù)運用過程中，要求使用能夠滿足房建測繪需求。某房建工程測量中開發(fā)運用了無人機(jī)航線規(guī)劃與模擬系統(tǒng)，構(gòu)建了GDAL、Sharpmarp、OSGEarth等開源庫，在房建工程測量作業(yè)中能夠自動選取無人機(jī)起降場，有效配置無人機(jī)資源，進(jìn)行DEM自適應(yīng)多邊形航帶設(shè)計。

采用手動與自動方式相結(jié)合的工作方式，減少無人機(jī)測繪工作的偏差。在實際作業(yè)過程中，針對收集到的建筑工程資料進(jìn)行二次校驗，減少其中的誤差，提升數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性與有效性。優(yōu)化數(shù)據(jù)的后期分析工作，技術(shù)人員通過對后期數(shù)據(jù)的分析，提升數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，以此使得最終的測量結(jié)果符合工程實際情況。測量過程中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)選擇30m分辨率DEM數(shù)據(jù)，并進(jìn)行系統(tǒng)測試，選取實驗區(qū)域，廣東省某地正在進(jìn)行的“房地一體”農(nóng)村宅基地和集體建設(shè)用地確權(quán)登記工作項目測量過程中的相關(guān)參數(shù)（如表2所示）：

表2 航攝任務(wù)區(qū)域基本信息

該項目工程測繪中，項目區(qū)傾斜攝影范圍圖（如圖1所示）：

圖1 項目區(qū)傾斜攝影范圍圖

3.4 無人機(jī)傾斜攝影測量

在廣東省某地正在進(jìn)行的“房地一體”農(nóng)村宅基地和集體建設(shè)用地確權(quán)登記工作項目工程竣工測量過程中，使用無人機(jī)傾斜測量方式，能夠顯著提升測量精度，為房屋建模的構(gòu)建與分析提供精準(zhǔn)的測量數(shù)據(jù)，提升紋理的豐富性、真實性，構(gòu)建立體化的房建模型，真實展現(xiàn)房屋建設(shè)成果，并反映出房屋建設(shè)的周圍情況，據(jù)此得到房建工程竣工測量圖紙，是對傳統(tǒng)作業(yè)方式的一種重要突破，提升了作業(yè)效率，有效減少了原有重復(fù)作業(yè)下的弊端，將搜集到的信息精準(zhǔn)地輸送至規(guī)劃驗收部門，為最終決策的制定提供數(shù)據(jù)支持，不同成圖技術(shù)運用下的比例尺（如表3所示）：

表3 不同成圖技術(shù)可以實現(xiàn)的比例尺

通過傾斜測量技術(shù)的運用，對收集該項目進(jìn)行過程中的各項數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)與模型套合情況（如圖2所示）：

圖2 數(shù)據(jù)與模型套合情況圖

3.5 利用無人機(jī)進(jìn)行信息采集

廣東省某地正在進(jìn)行的“房地一體”農(nóng)村宅基地和集體建設(shè)用地確權(quán)登記工作項目工程建設(shè)具有大量的數(shù)據(jù)資料需要采集與處理，結(jié)合數(shù)據(jù)采集種類的不同，工作內(nèi)容也具有一定差異，信息采集主要包括自動加密與手動采集兩種方式，手動采集過程中使用無人機(jī)進(jìn)行房屋工程地面測繪，并聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，結(jié)合項目建設(shè)的需求調(diào)整測繪內(nèi)容。對項目工程使用無人機(jī)進(jìn)行拍攝，能夠得出更為真實的影像資料，在無人機(jī)數(shù)據(jù)采集中可以設(shè)置自動加密工作方式，這是無人機(jī)拍攝的一種內(nèi)部自我保護(hù)機(jī)制，在數(shù)據(jù)存儲時能夠保證數(shù)據(jù)信息不被竊取，提升數(shù)據(jù)采集的信息的安全性，降低信息被侵入的可能性。該項目三維模型成果（如圖3所示）：

圖3 三維模型成果

模型在質(zhì)量檢查中的應(yīng)用情況（如圖4所示）：

圖4 模型在質(zhì)量檢查中的應(yīng)用情況圖

3.6 低空作業(yè)時的應(yīng)用

在廣東省某地正在進(jìn)行的“房地一體”農(nóng)村宅基地和集體建設(shè)用地確權(quán)登記工作項目測量作業(yè)進(jìn)行過程中常常需要進(jìn)行較為復(fù)雜地形中的信息測量，無人機(jī)在低空飛行方面作用顯著，在測繪作業(yè)進(jìn)行過程中能夠有效克服地形對工程測量的不良影響。無人機(jī)技術(shù)的運用能夠快速收集房建工程影像資料，在遙感測繪技術(shù)應(yīng)用層面效果顯著。在低空作業(yè)進(jìn)行過程中，能夠提升工程測繪質(zhì)量，獲取對目標(biāo)的精準(zhǔn)數(shù)值。航線布置（如圖5所示）：

圖5 航線布置圖

無人機(jī)能夠預(yù)先設(shè)定飛行路線，并在實際飛行過程中進(jìn)行校正與調(diào)節(jié)。同時應(yīng)用時還能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行自動診斷，及時排除可能出現(xiàn)的故障，應(yīng)用過程中能夠全天候執(zhí)行測繪任務(wù)，在任何場合中均可應(yīng)用，以此更好地滿足房建工程測繪工作需要。

4.結(jié)束語

當(dāng)前我國無人機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，在房建工程等領(lǐng)域中均得到了廣泛應(yīng)用，為我國建筑工程發(fā)展提供了必要的數(shù)據(jù)支持，在建筑工程測量層面也起到了重要作用，本文分析了運用無人機(jī)測繪技術(shù)在廣東省某地正在進(jìn)行的“房地一體”農(nóng)村宅基地和集體建設(shè)用地確權(quán)登記工作項目中，將其運用于影像資料獲取、數(shù)據(jù)資料采集以及測繪工作之中，與傳統(tǒng)測繪技術(shù)相比具有顯著運用優(yōu)勢，在工程測繪中應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步研究無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的運用空間，以此促進(jìn)房屋建筑工程的良好發(fā)展。