無人機遙感技術在礦區(qū)測繪工程中的應用

申繼財，廖盛成

（贛州市國土空間調查規(guī)劃研究中心，江西 贛州 341000）

1 工程中礦區(qū)測繪工程的重要性

在礦山測繪工作中，測量的準確性與效率直接關系到整個測繪項目的整體質量。采用無人機遙感技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工程測量方法，既可以提高礦區(qū)的測量效率，又可以確保測量資料的真實性，減少錯誤的概率，從而為國土資源的管理工作提供更加詳細的數(shù)據(jù)[1]。

1.1 傳統(tǒng)測繪手段的不足

通過對傳統(tǒng)的測量方法的仔細分析，可以看出，這一方法存在的問題比較多，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①通過手工獲取地理信息和資料。但在實際應用中，由于生理﹑環(huán)境﹑心理因素等因素，很可能會影響到人工操作的結果，從而造成測量結果的偏差，這些偏差往往需要大量的數(shù)據(jù)進行對比和分析，從而影響到后續(xù)的施工工作。②在進行手工測繪時，很容易耗費大量的人力物力。在人工采集的過程中，并不能直接繪制出相應的地圖，需要大量的軟件來顯示地圖的三維特征，這就需要耗費大量的時間和精力，從而影響到整個項目的進度。③許多測繪項目所面對的地理和環(huán)境條件都比較復雜，難以收集到精確的空間信息。

1.2 無人機遙感技術的應用優(yōu)勢?

無人機實際上是一種沒有駕駛員的小型飛機模型。英文是unmannedaerialvehicle，我們簡稱為UAV。它通過自己的內部裝置動力設備和導航裝置為自己提供飛行性能和遙控。無人機最早的使用可以追溯到1913年軍事偵察的應用，以全球鷹和神經元無人機為代表。這樣的典型無人機代表從軍事任務中脫穎而出：不僅可以拍照，還可以進行圖像校正，功能強大。從戰(zhàn)時到太平盛世的發(fā)展歷程來看，無人機的歷史角色也發(fā)生了深刻的變化：不再是軍事任務的專屬產品，而成為GIS等信息技術的服務對象。對于GIS，主要的數(shù)據(jù)來源是遙感[2]。近年來，隨著GIS的強勁發(fā)展，研究人員也對遙感作為GIS的數(shù)據(jù)源進行了深入研究，它具有數(shù)據(jù)采集速度快﹑實時性強﹑節(jié)省人力物力等特點，并因其簡單易行而受到人們的青睞。傳統(tǒng)攝影測量受距離限制，最多只能測量20m以內的地面物體，而無人機的測量范圍可達300m，可在此范圍內進行靈活的空中作業(yè)。隨著測繪數(shù)字化時代的到來，無人機與攝影測量將相輔相成，為人類測繪活動提供實用服務。

無人機遙感技術包括多方面的包括大數(shù)據(jù)技術﹑信息處理技術﹑因特網(wǎng)技術﹑使大量的數(shù)據(jù)信息得到充分地分析和處理。無人機遙感技術在多種儀器設備的支持下，實現(xiàn)遠程控制工作，獲取空間地形中的各種地理信息和數(shù)據(jù)。在無人機遙感技術的實際應用過程中，除了信息檢索之外，各種信息也得到了有效地處理和存儲，同時，通過因特網(wǎng)技術，使各類GIS資料能夠完全交換，大大降低了測繪工作的難度。

在測繪工程中積極引入無人機遙感技術可以帶來明顯的優(yōu)勢：

（1）提高測量數(shù)據(jù)的準確性。通過運用好遙感技術，實現(xiàn)對相關建筑的精確測量，使其覆蓋范圍更廣，效果更好。

由于無人機遙感技術利用衛(wèi)星定位的有效方法，可以在100公里以上的一些測量范圍內探測到一些小目標，加強了測繪項目的數(shù)據(jù)完整性。無人機遙感技術以飛機掃描衛(wèi)星為基礎，能與地面接收器保持很好的反應，為測繪人員和繪圖人員提供足夠的資料。

（2）全面提升測繪工作的效能。將無人機遙感技術應用到測繪工程中，可以使測繪工作自動化，無需人工進行人工觀測，從而大大降低了工作人員的工作量，從而大大提高了測繪工作的整體效率。

（3）一般不會受到任何外部因素的影響。利用無人機進行高精度的測量，可以有效地適應不同的氣候環(huán)境。

1.3 測繪技術對整個規(guī)劃工作的重要影響

土地規(guī)劃對未來的土地建設有著重要的影響，在土地規(guī)劃的過程中，規(guī)劃管理者需要對土地進行勘測和認識，了解土地的內部結構和周邊地形等，以最大限度地提高土地的利用效率。利用測繪技術可以幫助工作人員了解土地的深層內部結構，利用衛(wèi)星技術和三項技術（表1）可以明確地形地貌，明確土地資源分類，使不同的土地類型能夠加以區(qū)分，以便盡可能廣泛地使用，因為它們的使用可以更好地開發(fā)和利用土地資源[3]。無人機遙感技術可以獲得實時準確的空間信息；RS可以遠距離確定﹑測量和分析目標的性質，通過遙感技術為土壤﹑污染等環(huán)境監(jiān)測提供相關數(shù)據(jù)和信息，為國土資源規(guī)劃﹑電影等提供航空，用于使用4D產品，GIS技術具有強大的空間信息輸入﹑存儲﹑查詢﹑計算﹑分析和呈現(xiàn)能力，可以存儲和動態(tài)管理與土地規(guī)劃管理相關的數(shù)據(jù)，為土地規(guī)劃政策支持提供支持。因此，通過測繪技術獲取清晰的土地相關數(shù)據(jù)資源，有助于構建科學合理的土地數(shù)據(jù)庫，將極大促進后期管理工作。

2 無人機遙感技術在測繪工作中的方法

它的優(yōu)點與特性，將有助于推動我國測繪技術的穩(wěn)步發(fā)展，達到測繪達標的目的。為了全面提升測繪技術，必須充分認識無人機遙感技術的特點，應用科學合理的實現(xiàn)方法。

2.1 數(shù)據(jù)采集

在應用無人機遙感技術進行礦山測量時，主要采取網(wǎng)格和相應的數(shù)據(jù)存儲方式。在光柵數(shù)據(jù)方面，存儲器可以根據(jù)網(wǎng)孔的距離來決定光柵數(shù)據(jù)的獲取精度。適度，將所儲存的物體以圖表形式輸出。

在此基礎上，提出了一種基于光柵和矢量的數(shù)據(jù)采集與處理技術，并通過無人機遙感技術獲得了具體的地理坐標，并對所采集的光柵﹑矢量進行了處理。并與數(shù)碼掃描儀﹑激光雷達等配套儀器一起，有效地進行資料的收集。

2.2 數(shù)據(jù)處理

在礦山地質調查中，資料處理是礦山地質勘探工作中的一個關鍵環(huán)節(jié)，它不僅是數(shù)據(jù)采集的目標，而且對后期的數(shù)據(jù)進行管理也是必不可少的。地理數(shù)據(jù)具有三個屬性：空間﹑屬性和時間。客觀上，在礦山現(xiàn)場測繪項目中，測繪內容的主要項目是道路﹑建筑物和屬性數(shù)據(jù)。屬性數(shù)據(jù)尤其是這三個元素中最重要的。

區(qū)別客觀和主觀的界定。本文中的“物質性”與城市街道形態(tài)﹑街道名詞等相關，而“主觀”屬性則與城市道路﹑路口的交通狀況等相關。

2.3 工程的精密測量

利用無人機遙感技術進行工程測繪，能夠有效地利用現(xiàn)代儀器的優(yōu)點和能力，并提高測量精度。必須指出，僅靠數(shù)據(jù)的收集無法支持測繪工程的健康發(fā)展，必須對各類資料進行全面的分析[4]。無人機遙感技術自身具有很強的數(shù)據(jù)檢驗能力，能夠對采集到的信息進行有針對性地對比，并對所獲得的各種信息進行分析，從而保證其真實性和準確性。同時，也有很好的解決問題的回款技術，能在很長時間內排除所有的錯誤，確保整個工程的效果，為工程的后期施工提供幫助。在實際應用中，運用無人機遙感技術進行精準的測量，并將所獲得的資料與其本身所保存的資料進行比較，糾正錯誤，從而得到對應的地圖。

2.4 信息顯示

地圖特性通常包括唯一值地圖﹑唯一符號和對應的域屬性和數(shù)量表達。例如，單一符號的使用可以表示感興趣的對象，進一步符號的疏密可以表示對象的具體分布，所以，在國土測量中，可以采用具體的標志來表達目標。另外，利用多種顏色的標志進行識別，有效地增強了無人機遙感數(shù)據(jù)的顯示能力。

2.5 信息資源分析

近幾年，由于人地矛盾日趨嚴重，為了更好地利用土地資源，可以通過無人機遙感技術，將其系統(tǒng)結構與功能的應用拓展到更大范圍，從而實現(xiàn)對土地的有效﹑真實﹑及時﹑快速地采集和分析?；谙嚓P的安全定位﹑地理坐標等，進一步強化了數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)了國土信息資源的自動管理，提高了國土行政工作的整體水平。

3 礦區(qū)測繪工程中無人機遙感技術的應用

3.1 無人機遙感技術在工程測繪中的應用

無人機遙感技術測繪技術主要具有以下特點：①定位精度高；②觀測時間短；③各觀測站不需翻看；④提供三度空間坐標。在精確測量方面，無人機遙感技術與其它技術有著很大的區(qū)別，在工程測繪中，無人機遙感技術測繪技術可以大大提高數(shù)據(jù)的準確性。

無人機遙感技術是工程測量的重要組成部分，無人機遙感技術測量采集有兩種方式：①偽測距，其測量原理是以接收器所接收的信息為基礎，利用人-機的無線電遙測技術，通過衛(wèi)星測距代碼，計算出從發(fā)送至使用者的接收時間，然后通過計算時間來獲得接收器和衛(wèi)星之間的距離，②載波相位法，載波相位法的測定原理是根據(jù)衛(wèi)星的發(fā)射路線，根據(jù)衛(wèi)星的相位變化，得出相應的信號的傳播距離。

工程測繪中的無人機遙感技術：

3.1.1 工程變形監(jiān)測

工程變形是指在進行工程測繪時，由于地殼的移動等原因，導致建筑物產生的位移。工程的變形可以劃分為：①地面工程的變形；②工程的地面沉降；③圍爆壩的變形。

在工程變形監(jiān)測中，無人機的遙感技術起到了很大的作用，其主要表現(xiàn)為：①結構強度的設計；②觀測器的設計；3標準設計：4個監(jiān)控循環(huán)。

3.1.2 土壤動態(tài)監(jiān)測

常規(guī)的大地動力探測方法有兩種：①平板儀補測；②簡單補充測量。而利用無人機遙感技術對中奧衛(wèi)星的探測具有高精度﹑高速度﹑高效率等優(yōu)點，可以有效地解決傳統(tǒng)的土壤動態(tài)監(jiān)測方法的缺陷，從而減少人力和物力。

3.1.3 地形地貌標繪

利用實時動態(tài)差分法進行地形地貌的測繪，要求操作者對各測點進行測量，并利用計算機軟件對其進行處理，從而大大提高了測繪工作的效率。

3.2 遙控技術在贛州市南康區(qū)螺塘高嶺礦區(qū)工程測繪中的應用

本文想選取贛州市南康區(qū)螺塘高嶺礦區(qū)為例進行概述遙控技術在礦區(qū)工程測繪中的應用。

與傳統(tǒng)的安全方法相比，遠程測量有許多不足之處。遠程控制技術可以實現(xiàn)大規(guī)模的同步測量，具有較好的實效性?？刂萍夹g可以在較短的時間內對某一區(qū)域進行反復的測量，并根據(jù)該區(qū)域的動態(tài)變化得到相應的配重數(shù)據(jù)。

（1）繪制地圖。在工程測量中，利用遙感技術對立體影像進行測量是一種常用的測量手段。雷達衛(wèi)星的優(yōu)勢是它的全天候。不怕風吹雨打。然而，SAR在噪聲和噪聲干擾下會出現(xiàn)一些損失。隨著魯達技術的不斷發(fā)展，各種新的方法出現(xiàn)在地表三維數(shù)據(jù)采集中，對孔徑雷達技術的發(fā)展起到了推波助瀾的作用。

（2）在對不同的規(guī)劃制圖目標進行識別時，需要有清晰的空間分辨率，而分辨率則與地圖尺度有著緊密的聯(lián)系，而在同一平臺上，傳感器所獲得的數(shù)據(jù)的準確度也是不一樣的！

圖1 遙感測繪示意圖

因此，在利用遙感制圖方法進行機械制調時，要充分掌握測繪工作質量﹑研究對象的變動周期以及通厚資料來源。

4 結論

在贛州市南康區(qū)螺塘高嶺礦區(qū)地質測量過程中，通過可視化測量技術可以更高效﹑迅速﹑精確的獲取數(shù)據(jù)，特別是由于先進計算方法與數(shù)字軟件技術的廣泛使用，大大提高了礦區(qū)地質測量中數(shù)字的精密度和準確性，效率高，質量安全，使測量人員的工作負擔逐步降低。在新時期，礦區(qū)地質測量的技術人員在工作過程中要進行總結反思，以推動測量科技得到新的發(fā)展。

綜上所述，為推動我國地質測繪技術的長遠發(fā)展，需要充分重視新型測繪技術的應用，積極創(chuàng)新無人機遙感技術，合理應用科學和技術，有利于促進我國地質測繪技術快速發(fā)展的是提高地質測繪工程的整體質量和測繪水平。此外，技術人員在開展地質勘察工程時，必須掌握和熟悉地質勘查的有關設備和技術，不斷擴大地質勘察知識儲備，不斷創(chuàng)新和優(yōu)化新的勘察方法。準確把握測繪場地的真實情況，正確運用測繪方法，可以有效提高測繪產品質量。