無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪工程測(cè)量中的應(yīng)用

高 勇

（山東建材勘察測(cè)繪研究院有限公司，山東 濟(jì)南 250199）

1 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的概述和組成

1.1 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的概念

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)是充分利用無(wú)人機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)和相應(yīng)的通信技術(shù)獲取空間遙感信息的新技術(shù)。其以在測(cè)繪工程測(cè)量方面的優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于地理信息獲取、環(huán)境監(jiān)測(cè)、地質(zhì)地貌調(diào)查研究等領(lǐng)域。隨著無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的廣泛應(yīng)用，越來(lái)越多的技術(shù)人員開(kāi)始關(guān)注其技術(shù)的分析和研究。遙感技術(shù)所涉及的范圍主要有遙感器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和遙感信息處理平臺(tái)，具體細(xì)分為微波遙感、光遙感及紅外線遙感。遙感技術(shù)與無(wú)人機(jī)的融合在整個(gè)工程施工方面至關(guān)重要，其最基本的特點(diǎn)是檢測(cè)范圍極廣、速度快、檢測(cè)效率高及信息處理快速。

1.2 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的類型

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的外在形式多種多樣，最主要和最常用的有4種類型：固定翼無(wú)人機(jī)、無(wú)人直升機(jī)、多旋無(wú)人機(jī)、無(wú)人飛艇。固定翼無(wú)人機(jī)，其機(jī)翼不可改變，但小巧易于拆卸，使用時(shí)噪聲較小、隱蔽性強(qiáng)，其動(dòng)能為電能；無(wú)人直升機(jī)如同直升飛機(jī)一般升降，其有多個(gè)螺旋槳，能在空中穩(wěn)定懸停，在合理的高度下能更直觀地對(duì)工程進(jìn)行勘測(cè)，不僅有助于工程施工，還能得到更精確的數(shù)據(jù)；無(wú)人機(jī)飛艇則是利用空氣中上升的飄浮力，實(shí)現(xiàn)如在地面上一般控制飛行狀態(tài)，其所運(yùn)用的項(xiàng)目范圍也極其廣泛。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中能充分利用各種數(shù)據(jù)處理功能，實(shí)現(xiàn)低空采集，保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)有效傳輸和傳輸?shù)母叻直媛省?/p>

2 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代科技不斷進(jìn)步，為無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的發(fā)展提供了良好的環(huán)境。目前，全球范圍內(nèi)已有30多個(gè)國(guó)家相繼開(kāi)展無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的研究工作，當(dāng)前已知的無(wú)人機(jī)類型有300多種，且有約50個(gè)國(guó)家正在使用多達(dá)100種無(wú)人機(jī)。近年來(lái)，我國(guó)用于民用的無(wú)人機(jī)類型不斷增多，無(wú)人機(jī)方面的研究也在逐步深化，衍生出了很多能用于生活的先進(jìn)產(chǎn)品。伴隨無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的發(fā)展，低空遙感技術(shù)近年來(lái)發(fā)展很快，該技術(shù)靈活機(jī)動(dòng)，利用該項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)y(cè)量區(qū)域地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)獲取，將航空拍攝設(shè)備安裝于低空飛行器上，在測(cè)量過(guò)程中，能夠?qū)Ω叨? 000m以下的測(cè)量區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量，而且拍攝效果極佳。當(dāng)前無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)不斷加快，為其在各個(gè)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。現(xiàn)今，我國(guó)在無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)方面已具備相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其持續(xù)發(fā)展極為有利。

3 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1 監(jiān)測(cè)尺度大

這項(xiàng)技術(shù)在測(cè)繪測(cè)量工程中能對(duì)大范圍的物體進(jìn)行一定程度的勘測(cè)，得到較精確的測(cè)量數(shù)值，同時(shí)，也能開(kāi)展小范圍區(qū)域測(cè)量工作。故無(wú)人機(jī)傳感技術(shù)在測(cè)量范圍內(nèi)具有較大的可控性。同時(shí)，利用該項(xiàng)技術(shù)，能直觀立體地看到各種區(qū)域的真實(shí)情況，為相關(guān)工程施工提供技術(shù)上的支持；對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題也可在有關(guān)系統(tǒng)中進(jìn)行全面反映，為專業(yè)人士提供更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息。

3.2 監(jiān)測(cè)效率高

該項(xiàng)技術(shù)在監(jiān)測(cè)過(guò)程中具有非常高的工作效率，尤其是在突發(fā)事件的監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著重要作用。突發(fā)事件通常非常緊急，如果監(jiān)測(cè)效率低下，會(huì)使突發(fā)事件得不到及時(shí)解決，造成延誤，甚者使突發(fā)事件的危害性進(jìn)一步擴(kuò)大。而無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)效率極高，在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)利用該項(xiàng)技術(shù)，不僅能掌握目標(biāo)區(qū)域的具體情況，還能為制定突發(fā)事件處理對(duì)策提供參考，確保突發(fā)事件的順利解決。

3.3 信息處理速度快

該技術(shù)對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行測(cè)量后，可將所獲得的信息數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸給信息處理系統(tǒng)，信息處理自動(dòng)化水平較高，確保測(cè)繪信息的及時(shí)應(yīng)用。

3.4 系統(tǒng)兼容性高

在測(cè)量過(guò)程中，若僅依靠單一的遙感技術(shù)，極易發(fā)生遺漏情況。測(cè)量過(guò)程中單一地利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)也存在局限性。為更好地保證測(cè)量數(shù)據(jù)的全面獲取，可聯(lián)合應(yīng)用其他遙感技術(shù)共同開(kāi)展測(cè)量。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)具有非常強(qiáng)大的兼容性，為聯(lián)合其他測(cè)量技術(shù)共同開(kāi)展測(cè)量提供了良好的基礎(chǔ)。

4 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪工程測(cè)量中的具體應(yīng)用

4.1 測(cè)繪影像資料獲取

在測(cè)繪測(cè)量工程中采用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行繪測(cè)測(cè)量工作，首先要針對(duì)目標(biāo)測(cè)量區(qū)域開(kāi)展相關(guān)的調(diào)查研究，科學(xué)設(shè)計(jì)無(wú)人機(jī)飛行路線，與試飛相應(yīng)設(shè)備的平臺(tái)相結(jié)合，從而進(jìn)行科學(xué)的選擇。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)與其他遙感影像技術(shù)相比有很大的不同，在這項(xiàng)技術(shù)中，無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中會(huì)有很小的飛行幅度，而且具有大偏角的特點(diǎn)，所以通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)y(cè)量目標(biāo)進(jìn)行多角度拍攝，便于獲得詳細(xì)的三維影像數(shù)據(jù)。為了保證測(cè)量效果，必須確保數(shù)碼相機(jī)具有高質(zhì)量的拍攝效果。

4.2 測(cè)繪數(shù)據(jù)收集

依照測(cè)繪主體的差異，無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)具有手動(dòng)采集、自動(dòng)加密兩種信息數(shù)據(jù)收集模式。其在計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)，工作人員可根據(jù)自己的意愿進(jìn)行調(diào)整，對(duì)需要的信息進(jìn)行勘察記錄，并且對(duì)無(wú)人機(jī)擁有絕對(duì)的控制權(quán)，極大提升了信息獲取的準(zhǔn)確性。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)能將相關(guān)測(cè)量信息在無(wú)人機(jī)采集系統(tǒng)內(nèi)有效保存，并對(duì)相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，在獲得相應(yīng)權(quán)限后，才能對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)內(nèi)獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用，更好地保證了測(cè)量數(shù)據(jù)的安全性。

4.3 測(cè)繪數(shù)據(jù)處理

由于無(wú)人機(jī)體積小，安裝的數(shù)碼相機(jī)設(shè)備無(wú)法規(guī)范地排列，以至無(wú)人機(jī)拍攝的照片存在一定的圖形疊加情況，特別是無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中的轉(zhuǎn)角或俯沖拍攝階段，由于角度偏差問(wèn)題，極易導(dǎo)致圖像疊加問(wèn)題，造成拍攝圖像效果不佳，出現(xiàn)變形和重疊現(xiàn)象。安裝于無(wú)人機(jī)上的數(shù)碼相機(jī)設(shè)備均以自動(dòng)變焦，為了確保拍攝效果，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)合理調(diào)整其變焦參數(shù)，提升相機(jī)拍攝效果以獲得更清晰和全面的圖像數(shù)據(jù)。

4.4 低空作業(yè)

無(wú)人機(jī)影像資料傳輸即便是在光線較暗的條件下也要保證較好的拍攝質(zhì)量，而無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)靈活機(jī)動(dòng)，便于操作，故該項(xiàng)技術(shù)在救災(zāi)援災(zāi)、環(huán)境保護(hù)和監(jiān)督以及城市建造方面都有著至關(guān)重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)的自動(dòng)化水平越來(lái)越高，極大提升了拍攝效果，操作起來(lái)也更加方便，今后必將在更多領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

4.5 突發(fā)事件應(yīng)急處理

面對(duì)滑坡、泥石流、地震等突發(fā)事件，常規(guī)的測(cè)量手段無(wú)法正常開(kāi)展，且方法過(guò)于陳舊，測(cè)量周期過(guò)長(zhǎng)，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量目標(biāo)的動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)。如山區(qū)出現(xiàn)地震、滑坡、泥石流災(zāi)害后，惡劣的環(huán)境對(duì)地面測(cè)量工作造成極大影響。同時(shí)，在一些惡劣天氣條件下，航空遙感以及衛(wèi)星遙感測(cè)量也會(huì)受到很大限制，無(wú)法及時(shí)獲取災(zāi)區(qū)的具體影像，更不能達(dá)到動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)測(cè)量的目標(biāo)。而無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用，使其問(wèn)題迎刃而解。該項(xiàng)技術(shù)能更好地應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，深入到災(zāi)區(qū)內(nèi)部進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，對(duì)災(zāi)區(qū)情況進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量，獲取精準(zhǔn)的測(cè)量數(shù)據(jù)，為應(yīng)對(duì)突發(fā)事件提供重要的參考數(shù)據(jù)。

4.6 特殊目標(biāo)獲取

獲取特殊目標(biāo)信息通常存在較大的難度，如工程項(xiàng)目、軍事設(shè)施及文物信息的獲取等。在開(kāi)展大比例尺地形圖測(cè)繪過(guò)程中，對(duì)于目標(biāo)區(qū)域文物建筑信息的測(cè)量，通過(guò)傳統(tǒng)遙感技術(shù)很難獲取目標(biāo)區(qū)域的信息數(shù)據(jù)，而通過(guò)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用，便可針對(duì)這些特殊目標(biāo)開(kāi)展詳細(xì)測(cè)量工作，從而獲得全面的測(cè)量數(shù)據(jù)，不僅測(cè)量精度高、效率快，不僅使大比例尺圖幅成圖效率得到大幅提升，且有效控制成本投入。

5 測(cè)繪工程中應(yīng)用無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)的注意事項(xiàng)

無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用，最主要的是在一定時(shí)間內(nèi)要對(duì)設(shè)備機(jī)械進(jìn)行維修檢查。在正常工作過(guò)程中，為了得到較精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，大多注重對(duì)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的控制，從而忽略對(duì)設(shè)備的維修保養(yǎng)。對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋ｐB(yǎng)和維護(hù)，能有效地防止機(jī)械設(shè)備的老化。因此，在無(wú)人機(jī)遙感設(shè)備運(yùn)行時(shí)，除保證設(shè)備性能不被損壞外，還需在使用前后嚴(yán)格按照相關(guān)說(shuō)明對(duì)設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。根據(jù)所需要測(cè)量的工程進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)的調(diào)整，從而保證結(jié)果更精確。

工作人員應(yīng)重視對(duì)與無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)相關(guān)配套設(shè)備的維護(hù)和管理，不僅是為了熟練運(yùn)用，更是為之后的測(cè)繪測(cè)量工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

增強(qiáng)對(duì)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)傳回影像分辨率的質(zhì)量管理，可在一定程度上避免畫面重疊、不清晰甚至扭曲等問(wèn)題。同時(shí)，還要注意畫面的整體顏色和亮度，對(duì)無(wú)人機(jī)影像畫面質(zhì)量的進(jìn)一步提升具有重要作用。

6 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪工程測(cè)量中的改進(jìn)方向

當(dāng)前，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在各領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，為了提升無(wú)人機(jī)航拍的精確度，增強(qiáng)其高效航拍的作用，應(yīng)提高相關(guān)技術(shù)水平，使無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在特殊拍攝環(huán)境下，能在大型無(wú)人機(jī)拍攝結(jié)束后發(fā)揮作用。小型無(wú)人機(jī)不受特殊環(huán)境的影響，從而不會(huì)使畫面出現(xiàn)重疊、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的情況。

7 結(jié)語(yǔ)

新興的技術(shù)手段必然取代既有、傳統(tǒng)的技術(shù)方法。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)是當(dāng)前不斷革新與發(fā)展的先進(jìn)測(cè)量技術(shù)之一，其研究與發(fā)展，不僅大幅度提升了我國(guó)測(cè)繪工程的測(cè)量精度和測(cè)量效率，還有力地推動(dòng)了我國(guó)數(shù)字化測(cè)繪領(lǐng)域發(fā)展。因此，重視并加強(qiáng)對(duì)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的研究，充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)和作用，對(duì)我國(guó)測(cè)量技術(shù)的發(fā)展有著十分重要的意義。