無人機在大比例尺地形圖測繪中的應用

解 冰

（1.華北有色工程勘察院有限公司，河北 石家莊 050021；2.自然資源部金屬礦山地下水災害防治工程技術創(chuàng)新中心，河北 石家莊 050021）

現(xiàn)階段，隨著城市規(guī)劃愈加完善，各地區(qū)對土地資源的利用更加精細，除常規(guī)的住房及保供設施建設以外，還需要建設很多工業(yè)及其他區(qū)域，其通常建設規(guī)模較大且需要架設許多的大型設備，故而在開展項目施工之前，工作人員需要進行土地測繪，并描繪出更加立體的地形圖，確保后續(xù)施工能以此為參考，具有較強的規(guī)范性，規(guī)避潛在的安全風險。但考慮到土地測繪工程量巨大，且對數(shù)據(jù)精細度要求極高，傳統(tǒng)的衛(wèi)星測繪體系雖能實現(xiàn)大面積測繪，但精確度和變通性不足，但在使用無人機技術后，工作人員可以實時根據(jù)社會需求調(diào)整測量點位并進行立體的數(shù)據(jù)分析，提升結果精確度，無人機技術也逐漸成為相關行業(yè)發(fā)展的主流方向。

1 無人機在大比例尺地形圖測繪中的優(yōu)勢

1.1 耗時更短

經(jīng)過長時間的現(xiàn)場分析和工藝技術總結后發(fā)現(xiàn)，衛(wèi)星土地測繪技術雖使用時間較長，體系相對完善，但確實普遍存在測量精確度不足的情況，想要開展測繪工作，首先需要和地面檢測設備相互連接，利用網(wǎng)絡平臺相互傳輸數(shù)據(jù)，并以此為基礎進行初步分析，規(guī)劃預習檢測范圍。其次利用計算體系確定測量點位，經(jīng)過階段時間的數(shù)據(jù)收集后才可以進行下一步數(shù)據(jù)分析與規(guī)律總結。對此，技術人員為解決衛(wèi)星測量技術準確度不足的情況，開始綜合使用地理信息系統(tǒng)和全球定位技術進行事先的地質(zhì)勘查，縱然現(xiàn)有的儀器設備精密度較高，工作效率較強，可前期勘察仍然會耗費大量的人力物力。但在進行無人機測量時，便沒有上述弊端。

①其信號傳輸方式無需連接衛(wèi)星，只需要將智能終端和無人機信號接收終端進行局域網(wǎng)連接即可，若現(xiàn)場信號不穩(wěn)定，無人機也可利用自身的存儲裝置將收集來的數(shù)據(jù)進行儲存，后續(xù)可直接提取儲存信息進行重新分析，這對于土地測繪工作而言，是一項跨時代性的改變，使得現(xiàn)有的工作難題迎刃而解。②無人機設備經(jīng)過簡單的調(diào)試后即可投入使用，不需要再進行長時間的地質(zhì)勘察和方案規(guī)劃，總體來講更加便捷。

1.2 可調(diào)節(jié)性強

就傳統(tǒng)的衛(wèi)星測量體系來說，想要保障應有的精確度，難度較高，除客觀的信號傳輸不穩(wěn)定以外，本身具有對地檢測范圍過廣的弊端，若想具有足夠的數(shù)據(jù)精確性，相關人員必須設置多個監(jiān)測點位，并根據(jù)實際需求做出有效調(diào)整，而無人機測繪體系本身就具有靈活多變的優(yōu)勢，且信號傳輸在小范圍內(nèi)相對穩(wěn)定，其可調(diào)節(jié)性較強，即：

（1）可隨時更換參照點位：傳統(tǒng)的衛(wèi)星測繪技術需要工作人員確定測量點位后，再開展相關工作，且為避免信號傳輸渠道出現(xiàn)波動，衛(wèi)星信號接收不準確，已經(jīng)確定的測量點位無法繼續(xù)更改，若需要進一步進行其他區(qū)域的測繪，則需要重新設置參照點，必要時還需要取消以往的參照點進行重新規(guī)劃，流程相對復雜。但使用無人機測繪技術，其以小距離區(qū)域為測量單位，參照點的選擇也是以無人機為中心，監(jiān)測系統(tǒng)直接搭載在無人機上的，只要變動無人機的核心位置，便可以自主調(diào)控參照位置，較比傳統(tǒng)體系而言，便捷度更高。

（2）可調(diào)整無人機數(shù)量：無人機之所以具有較強的測量性能，是因為其除控制系統(tǒng)簡便，信號傳輸穩(wěn)定以外，還可以實時增加測量設備數(shù)量，每個無人機設備既能借助互聯(lián)網(wǎng)信息交互平臺進行數(shù)據(jù)互傳，也能夠獨立儲存設備運行數(shù)據(jù)，即使面臨復雜的自然環(huán)境，也能夠通過主控設備完成位置調(diào)換，安全性更高，即使同時操作多臺無人機設備，也可借助功能模組設定的方案，規(guī)范穩(wěn)定地運行，避免出現(xiàn)異常問題。

1.3 測量結果更直觀

據(jù)分析，傳統(tǒng)的衛(wèi)星監(jiān)測技術需要先收集現(xiàn)場的地形地貌信息，再借助全球定位技術、地理信息系統(tǒng)和遙感技術的幫助，進行立體的地質(zhì)結構分析，確定了測量點位后，也只能收集周圍的客觀條件變化情況，從而形成數(shù)據(jù)集群，供給后續(xù)的總結分析。這種工作模式流程更加復雜，且需要不間斷地供應數(shù)據(jù)，很多無法仔細測定數(shù)值的信息只能依靠平均數(shù)進行估算，如此獲得的結果一旦受到外部客觀因素的影響，極易出現(xiàn)不準確的情況。可無人機測繪技術，其內(nèi)部搭載了許多信息處理模組，不僅能夠?qū)鹘y(tǒng)的信息完成分類儲存，還能進行客觀規(guī)律分析，并制作直觀的曲線圖，并且其內(nèi)部搭載了便攜式地理信息及其他測繪系統(tǒng)，共同運行能夠獲取準確的地理信息，并對部分無法獲取準確數(shù)值的數(shù)據(jù)進行趨勢分析，并計算階段時間內(nèi)的固定閾值以做參考，以此方法開展的測繪工作具有更強的精確度。

2 無人機在大比例尺地形圖測繪的應用流程

2.1 規(guī)劃航線

無人機在大比例尺地形圖測繪過程中，雖說具有便捷、耗時較短等優(yōu)勢，但很多情況下，無人機的運行路線必須經(jīng)過詳細規(guī)劃，確保設備運行穩(wěn)定且能夠及時通過所有的檢測點位，并準確安裝信號傳感設備。但上述目標的實現(xiàn)，不能完全依靠無人機的自主運行，需要工作人員配合開展，即：

（1）借助地質(zhì)信息測量數(shù)據(jù)預測運行風險：地質(zhì)信息測量工作是土地測繪工作開展的必備條件，雖說無人機測繪技術可以避免大面積的土地測繪，也能實時調(diào)整工作模式，但為保障航線運行過程中不會受客觀因素的影響，技術人員仍需要進行簡單的地質(zhì)信息測量?；诖?，首先，利用無人機上搭載的地理信息系統(tǒng)和全球定位技術，對待檢測區(qū)域的輪廓進行標明，并同步借助衛(wèi)星圖像進行綜合分析，明確地形種類，了解各個地形無人機在運行過程中可能遇到的風險問題，針對性地制定應急方案，降低外部環(huán)境的影響，提升無人機運行穩(wěn)定性。其次，工作人員在利用地質(zhì)信息時，需要了解其具體的數(shù)據(jù)來源，經(jīng)過短期測量，對長、寬、高等幾何數(shù)據(jù)進行綜合測定，進一步明確無人機在運行過程中的水平和豎直上升高度，以此為基礎進行路線規(guī)劃更有立體性，能夠避免出現(xiàn)移動過程中碰觸障礙物的情況。

（2）確保方案具有多變性：雖說現(xiàn)有的信息系統(tǒng)可以進行準確的地質(zhì)信息測量，并結合幾何數(shù)據(jù)進行立體的方案設計，確保對無人機的運行路線進行精確規(guī)劃，但很多情況下現(xiàn)場環(huán)境并不是一成不變的，一旦出現(xiàn)激烈的客觀因素變化或地形地貌受其他工程影響出現(xiàn)沉降等問題時，現(xiàn)有的無人機測量標準會有所降低，若仍按照傳統(tǒng)的參數(shù)繼續(xù)運行，部分細微調(diào)節(jié)的路線很容易出現(xiàn)障礙物碰觸情況，對此相關人員必須要確保現(xiàn)有的工作方案具有足夠的多變性。基于此，首先，工作人員需要收集大量的數(shù)據(jù)，例如現(xiàn)場地形的幾何參數(shù)以及建設項目的橫跨距離，結合預期施工方案，判斷過程中可能出現(xiàn)的風險問題，明確現(xiàn)場是否存在無法遠距離信息互傳等信號難點問題，從而幫助工作人員建立完善的工作體制，應對復雜的現(xiàn)場環(huán)境。其次，工作人員需要明確多變性，并非指施工工藝的變化，大多數(shù)情況下，施工工藝是不變的，但其工作參數(shù)及人員資源分配情況需要進行細致調(diào)整，但這些數(shù)據(jù)的調(diào)整需要綜合考量，以免出現(xiàn)工期延誤或效率不對等的情況，尤其是在當前土地測繪要求越來越多樣化的背景下，工作人員必須要針對性地做好防護工作，實現(xiàn)防患于未然。

2.2 布設監(jiān)測點

雖說無人機測繪和傳統(tǒng)的衛(wèi)星測繪技術相比，具有更強的實用性，并且檢測結果可以根據(jù)現(xiàn)場情況實時分析，工作方案也可以隨時調(diào)整，具有更強的臨場應變能力，進而確保土地測繪工作穩(wěn)定實施，并及時總結階段時間工作的短板，后續(xù)工作時持續(xù)強化，降低外部環(huán)境的影響。但總的來說，只要涉及土地測繪工作都需要對待檢測區(qū)域內(nèi)進行實時測量，可測量工藝的實現(xiàn)需要大量的信息化設備和傳感設備來組成監(jiān)測網(wǎng)絡，故而在運行過程中，除硬件問題以外，最直觀影響測量準確性的因素便是監(jiān)測點的布置，即：

（1）詳細測量檢測間隔：測量間隔是樹立檢測點的重要指標，其主要是指各個儀器設備在檢測過程中能夠確保數(shù)據(jù)準確性，且相互之間信號不會影響，檢測區(qū)域不會重合的距離，確保間隔設置合理，能夠提升數(shù)據(jù)收集準確性并完成復雜的數(shù)據(jù)測算任務，降低外部環(huán)境的影響。基于此，首先，工作人員需要對地質(zhì)勘察信息進行綜合分析，對其中的地形地貌跨度以及涵蓋距離進行數(shù)據(jù)收集，找出其與常規(guī)地形之間的差異，并結合氣象部門等渠道，收集客觀因素信息，找出變化的客觀規(guī)律，從而對檢測間隔進行合理測算。但工作人員需要注意完成初步點位測算后，不能直接開展工作，而是要結合已知數(shù)據(jù)并進行現(xiàn)場驗證，判斷數(shù)據(jù)是否存在變化情況，若在階段時間內(nèi)，數(shù)據(jù)并無明顯變化，則可以以此為標準開展工作，否則需要再一次進行測量點位確定。其次，工作人員需要明確檢測間隔的確定，不能完全按照客觀的公式公理，需要結合現(xiàn)場情況，并對階段時間內(nèi)一線工作者反饋回的數(shù)據(jù)，判斷各項基礎指標是否已經(jīng)發(fā)生異變，現(xiàn)有的施工工程，其規(guī)范性能否和預期相符，出現(xiàn)任何客觀變量時，都需要調(diào)整測量點位的間隔距離，以保障無人機以最大的效率運行。

（2）定期進行檢測點運維：隨著工作體制的不斷優(yōu)化，現(xiàn)有的檢測點位想要穩(wěn)定運行，不僅需要無人機以規(guī)范的方式和路線逐步開展測量工作，還需要工作人員對現(xiàn)場的傳感設備以及檢測點使用的硬件儀器進行精準運維，一方面需要設置專屬的檢修間隔，到達時間后立即開展工作，另一方面需要結合設備特點，實時對接市場，了解先進的技術手段和其適配性，若能夠和現(xiàn)場工作相搭配，則需要建立試點測量技術實用性，從而發(fā)揮真正的技術優(yōu)勢，獲取立體且準確的土地測繪數(shù)據(jù)。

2.3 多角度測量

所謂多角度測量，是指利用無人機的性能完成大范圍、高廣度、更立體的檢測，不像傳統(tǒng)的衛(wèi)星測繪體系般，只能夠借助已知的儀器設備對地表進行俯瞰測量，各個地形之間的變化以及跨度能夠設立專屬單位，并結合現(xiàn)場工作數(shù)據(jù)進行實時調(diào)整。但上述目標的實現(xiàn)，需要工作人員了解無人機的結構以及其技術優(yōu)勢，并在操控過程中運用合理的技術手段完成優(yōu)化，即：

（1）注重人力和儀器設備的配合：隨著現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展，各行業(yè)的工作模式變得越來越智能，尤其是在人工智能技術不斷研發(fā)的當下，很多儀器設備的自主運算能力可以替代人腦完成規(guī)范性的數(shù)據(jù)計算和整合使用，但時至今日所有的信息化設備即使具有一定的智能化特點，能夠模仿人類執(zhí)行工作，但當出現(xiàn)突發(fā)狀況時，仍需要工作人員輔助調(diào)整工作參數(shù)，才能穩(wěn)定運行，否則依靠自檢和修復模組經(jīng)常會出現(xiàn)設備自檢不全面的情況?；诖?，首先，工作人員在進行設備使用方法學習和技術原理探究的過程中，需要提升自身的信息化素養(yǎng)，一方面，掌握信息化設備的使用能力，另一方面，了解信息化技術的優(yōu)勢所在，結合現(xiàn)有的工作方案，詳細調(diào)整工作指標，確保根據(jù)現(xiàn)場客觀因素發(fā)生變化，工作體制也能做出實時調(diào)整。其次，工作人員需要定期進行技能檢測，為其他員工樹立危機意識，建立完整的培訓流程，再將職工的學習成績和待遇相掛鉤，必要時也可將其作為考核與職稱評級的重要參考，一方面提升職工的重視度，另一方面能提升主觀能動性，為測繪體系的未來發(fā)展帶來助力。

（2）注重客觀因素的變化：在進行多角度測量時，難免會遇到工作單位頻繁變化或工作體制實時改良的情況，此時相關人員雖注重技術優(yōu)化，考慮到了工作體制改良，可經(jīng)常忽視客觀因素監(jiān)測及處理工作，很多突發(fā)狀況不僅會導致測繪工作無法正常進行，還會影響整體數(shù)據(jù)穩(wěn)定性，得不償失?；诖耍紫?，工作人員需要建立客觀指標監(jiān)測體制體系，優(yōu)化和替代都需要以客觀因素的變化規(guī)律為重要參考，挑選自然環(huán)境相對穩(wěn)定的時期，完成工作交接和設備更換，若在過程中出現(xiàn)不可避免的客觀因素變化，則需要工作人員迅速啟動應急預案，將其負面影響力降至最低。

2.4 數(shù)字化分析

數(shù)字化分析是無人機內(nèi)部集成系統(tǒng)的功能，同時也是現(xiàn)代科技的重要代表。其會將收集而來的數(shù)據(jù)進行綜合歸類，結合算法所需數(shù)據(jù)進行供給，可迅速得出結果，并繪制曲線圖，便捷度極高。另外，還能根據(jù)外部客觀因素變化數(shù)據(jù)的分析，明確風險來源，提升測繪穩(wěn)定性，并統(tǒng)一數(shù)據(jù)交互渠道，確保各運算模組對接時，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)遺失或設備過載問題。

3 結束語

綜上所述，現(xiàn)代城市規(guī)劃的規(guī)模愈加龐大，要求愈加多樣，為保障資源最大化利用，工作人員必須高質(zhì)量地完成土地測繪工作，了解現(xiàn)場的各項指標，并預估可能存在的風險，保障工藝穩(wěn)步推進。但傳統(tǒng)的衛(wèi)星測繪技術在面對大比例尺地形圖測繪工作時，精度不足且無法實時調(diào)整測量參數(shù)，但無人機測繪技術問世后，測量參照點能夠?qū)崟r調(diào)整，對地面的測繪也能獲得更多的立體信息，數(shù)據(jù)獲取更加便捷。對此，相關人員需深入了解無人機測繪的優(yōu)勢，并基于技術特性，調(diào)整工作模式，以應對復雜的現(xiàn)場環(huán)境。