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

馮松松

河北省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第九地質(zhì)大隊(duì) 河北 邢臺(tái) 054000

引言

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐的逐步加快，社會(huì)各界對(duì)工程建設(shè)的效果和質(zhì)量的要求更高，而作為基礎(chǔ)前提的是工程質(zhì)量想要提升，測(cè)繪工作的質(zhì)量需要得到首要保證，只有這樣測(cè)繪工作才能順利開(kāi)展，為項(xiàng)目建設(shè)提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。在這方面，相關(guān)測(cè)繪工作者可以通過(guò)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)來(lái)強(qiáng)化工程質(zhì)量，機(jī)器設(shè)備通過(guò)航攝儀等方式對(duì)所需數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并且將得到的圖片進(jìn)行分析和處理，保證和提高測(cè)繪工程的精確性，促進(jìn)和促進(jìn)測(cè)繪工作的順利進(jìn)行，同時(shí)也是對(duì)測(cè)繪工作文章圍繞測(cè)繪工程測(cè)量中應(yīng)用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)展開(kāi)了系列論述。

1 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)概述

簡(jiǎn)而言之，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)通過(guò)先進(jìn)科學(xué)的設(shè)備、駕駛飛行技術(shù)、GPS技術(shù)等，可以對(duì)測(cè)量作業(yè)展開(kāi)空間遙感信息的智能性與自成性獲取。無(wú)人機(jī)遙感主要涵蓋了數(shù)碼傳感器、飛行平臺(tái)等，其進(jìn)行測(cè)繪作業(yè)的原理為[1]：落座于地面上的控制站點(diǎn)，依據(jù)實(shí)際的測(cè)繪工作要求與實(shí)際工作狀況，選取適宜的無(wú)人機(jī)，通過(guò)無(wú)人機(jī)上安設(shè)的傳感器與攝像機(jī)，在工作人員規(guī)劃好的航線(xiàn)上做好飛行軌跡管控與任務(wù)管理，以此達(dá)成對(duì)于地面上物體的測(cè)量。無(wú)人機(jī)技術(shù)借助其具有的經(jīng)濟(jì)性與機(jī)動(dòng)性?xún)?yōu)勢(shì)，切實(shí)成了測(cè)量作業(yè)中十分理想的技術(shù)手段，無(wú)人機(jī)遙感也就是通過(guò)沒(méi)有工作人員操作情況下的飛行，應(yīng)用多種類(lèi)型的傳感設(shè)備來(lái)進(jìn)行所需信息的全方位收集，借助先進(jìn)技術(shù)來(lái)對(duì)信息展開(kāi)合理處理。這一技術(shù)可以高效地完成各種類(lèi)型測(cè)繪作業(yè)，也可以在災(zāi)害救援作業(yè)中發(fā)揮出可觀的效用，更加可以為城建、勘測(cè)等工作帶來(lái)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。新時(shí)代環(huán)境中，無(wú)人機(jī)遙感在環(huán)境的監(jiān)察監(jiān)測(cè)、土地資源勘測(cè)等多個(gè)工作中的應(yīng)用都切實(shí)提升了工程測(cè)量準(zhǔn)確程度，完成了高分辨率圖像收集等工作，為多角度研究工作提供了詳盡的數(shù)據(jù)信息。無(wú)人機(jī)類(lèi)別多元，有無(wú)人直升機(jī)、固定翼無(wú)人機(jī)等，每一種類(lèi)別也都具有屬于自己的優(yōu)點(diǎn)。例如，固定翼無(wú)人機(jī)主要將電力能源作為原動(dòng)力，噪聲小，隱蔽性強(qiáng)；無(wú)人直升機(jī)可以懸停、垂直升起降落。為了實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)技術(shù)更加高效地應(yīng)用在實(shí)際的測(cè)量作業(yè)中，工作人員就應(yīng)該全方位探索研究無(wú)人技術(shù)構(gòu)成，依據(jù)實(shí)際工作情況選取適宜的無(wú)人機(jī)技術(shù)，提升工作成效。

2 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 效率高

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪工程測(cè)量中的明顯優(yōu)點(diǎn)就是有很大的工作效率。社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展下城市建設(shè)管理水平日益提升，而某些突發(fā)、緊急狀況的產(chǎn)生也是在所難免的，當(dāng)產(chǎn)生了這種現(xiàn)象就會(huì)產(chǎn)生一定的社會(huì)危害或人員傷亡，因此可使用無(wú)人機(jī)或遙感技術(shù)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，以減少現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的時(shí)間，在最短的時(shí)間內(nèi)有效遏制事故的發(fā)生，降低城市建設(shè)下經(jīng)濟(jì)方面的損失或人員傷亡[2]。此外，從測(cè)繪工程測(cè)量大方向出發(fā)，該項(xiàng)技術(shù)的有效運(yùn)用可以完成對(duì)一定區(qū)域內(nèi)地球表面的詳細(xì)勘查和測(cè)定，從而切實(shí)提升了復(fù)雜條件下工程測(cè)量的效率與質(zhì)量，為城市規(guī)劃、國(guó)土管理等相關(guān)工作提供重要依據(jù)，從而切實(shí)提升城市規(guī)劃建設(shè)中的總體管理水平，完成了數(shù)字化、智能化的大跨越。

2.2 操作簡(jiǎn)便

無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)通過(guò)無(wú)人機(jī)與攝像頭的結(jié)合，能夠精準(zhǔn)探測(cè)并采集數(shù)據(jù)，而且不需要考慮測(cè)繪場(chǎng)地，在任何區(qū)域內(nèi)都可實(shí)現(xiàn)探測(cè)，完全解決了過(guò)去測(cè)繪區(qū)域小、測(cè)繪場(chǎng)地條件差等問(wèn)題，大大減輕了測(cè)繪人員的工作量，能夠?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化成可視化信息，而且不需要測(cè)繪人員掌握太專(zhuān)業(yè)的攝影知識(shí)就可以快速獲取影像，提高測(cè)繪工作效率的同時(shí)，還能有效減少成本投入，為測(cè)繪工作提供了極大便利。

2.3 能夠高效處理數(shù)據(jù)

和傳統(tǒng)工程測(cè)繪作業(yè)必須記錄同時(shí)操作處理模式對(duì)比，無(wú)人機(jī)遙控技術(shù)具備數(shù)據(jù)處理性能，可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行針對(duì)性的分析，生成結(jié)果，供工作人員參考?？删_還原兩幅或多幅圖像的位置關(guān)系，迅速明確兩幅或多幅圖像的同名點(diǎn)。進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量之后，通過(guò)無(wú)線(xiàn)電傳輸相關(guān)信息數(shù)據(jù)，能夠從數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)迅速傳輸數(shù)據(jù)，系統(tǒng)接收到數(shù)據(jù)以后可以自動(dòng)開(kāi)展研究與計(jì)算，并且自帶高解析度數(shù)碼感應(yīng)設(shè)備的無(wú)人機(jī)，可以確定高解析度拍攝測(cè)量對(duì)象，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，分辨率已經(jīng)非常高，如：7680×4320像素也可通過(guò)無(wú)人機(jī)進(jìn)行拍攝。該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是4K電視的4倍，可根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，以及無(wú)人機(jī)拍攝的圖片，在對(duì)畫(huà)面進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)建三維圖形，從而可以明顯提升工程測(cè)繪工作具體質(zhì)量和效率。

2.4 降低成本投放

將無(wú)人機(jī)技術(shù)使用在測(cè)繪工作之中，工作人員只需要操控?zé)o人機(jī)就可以得到測(cè)量場(chǎng)地的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)，完全不再需要工作者切實(shí)去往場(chǎng)地展開(kāi)實(shí)際環(huán)境測(cè)繪。除此以外，工作人員也無(wú)須購(gòu)置大量的設(shè)備儀器，有效節(jié)約了不必要的資金費(fèi)用投放，也省去了對(duì)設(shè)備與儀器的保養(yǎng)維護(hù)資金。因此，在測(cè)繪工作中使用無(wú)人機(jī)技術(shù)，一來(lái)可以減少成本，實(shí)現(xiàn)最少的投入得到最大的收獲，二來(lái)可以降低資金支出占比。

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

3.1 信息處理系統(tǒng)組成

相片處理系統(tǒng)，用于無(wú)人機(jī)低空遙感技術(shù)。相片處理系統(tǒng)顧名思義就是針對(duì)低空遙感無(wú)人機(jī)在一定程度上修改處理后，所拍攝到的作為原始文件的影像資料。消除全部并不正確痕跡，通過(guò)針對(duì)性預(yù)處理與拼接處理以后，通過(guò)整理與檢驗(yàn)就能夠直接應(yīng)用[3]?？罩腥菧y(cè)量系統(tǒng)，其隸屬于三角測(cè)量系統(tǒng)。低空遙感無(wú)人機(jī)的特點(diǎn)是其能夠在采集信息的過(guò)程中，利用航帶列表，將各個(gè)航線(xiàn)之間的相互關(guān)系確立，生成影像。凡是各個(gè)航線(xiàn)的路線(xiàn)是不能隨意更改的，需要在工作人員的設(shè)置后，按照設(shè)施的程序進(jìn)行。與此同時(shí)，將影像之間的銜接點(diǎn)進(jìn)行控制，保障三維立體模型能夠構(gòu)建，使模型構(gòu)建的效用性更強(qiáng)，影像具備較高精準(zhǔn)度。無(wú)人機(jī)低空遙控技術(shù)之中借助數(shù)字化立體測(cè)量系統(tǒng)開(kāi)展測(cè)繪，可以借助遙感技術(shù)開(kāi)展數(shù)字化、立體化測(cè)繪，利用數(shù)字技術(shù)，讓平面的數(shù)據(jù)更為立體，在硬件和軟件的配合下，用專(zhuān)業(yè)的立體觀測(cè)設(shè)備構(gòu)建三維模型。

3.2 獲取影像資料

首先測(cè)繪人員需要對(duì)無(wú)人機(jī)測(cè)繪設(shè)備的飛行路線(xiàn)做好設(shè)計(jì)規(guī)劃，并對(duì)其進(jìn)行模擬試驗(yàn)，以便分析評(píng)估本次飛行是否合理、安全。在實(shí)際的測(cè)繪任務(wù)執(zhí)行過(guò)程當(dāng)中，測(cè)繪人員也需要事先做好相關(guān)的干預(yù)工作，對(duì)工程區(qū)域周邊環(huán)境中可能會(huì)存在的影響無(wú)人機(jī)測(cè)繪設(shè)備運(yùn)行工作的因素進(jìn)行干擾或排除，進(jìn)而為無(wú)人機(jī)測(cè)繪設(shè)備的順利飛行和測(cè)繪提供合理保障。只有滿(mǎn)足以上條件后，才可以準(zhǔn)許無(wú)人機(jī)進(jìn)行空中的測(cè)繪作業(yè)活動(dòng)，并通過(guò)遠(yuǎn)程遙控設(shè)備來(lái)對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行高度以及鏡頭拍攝高度進(jìn)行調(diào)控，便于獲取最清晰和精準(zhǔn)度最高的圖像，以此來(lái)作為地形分析工作的重要參考。此外，無(wú)人機(jī)遙感測(cè)量技術(shù)通過(guò)對(duì)不同地形、地貌特征以及空間信息進(jìn)行分析與綜合，可以得到所需要地高精度地面三維動(dòng)態(tài)模型，利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)獲取數(shù)據(jù)信息，以達(dá)到對(duì)測(cè)繪工作進(jìn)行有效的管理。目前階段，常用衛(wèi)星測(cè)距方式中還存在問(wèn)題，比如高分辨率設(shè)備無(wú)法獲得目標(biāo)點(diǎn)位精度，地面接收機(jī)測(cè)量系統(tǒng)受到環(huán)境因素影響大，并且難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而導(dǎo)致誤差較大。

3.3 飛行作業(yè)

飛行作業(yè)即無(wú)人機(jī)執(zhí)行任務(wù)，為提高飛行作業(yè)水平，有必要把握飛行作業(yè)要點(diǎn)[4]。①依據(jù)工程測(cè)繪方案，確定測(cè)區(qū)位置，了解測(cè)區(qū)天氣狀況。微風(fēng)或無(wú)風(fēng)且光照充足的天氣適合飛行。如果天氣情況符合飛行作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，就可以飛行，否則，就不可以飛行。在飛行作業(yè)中不僅需要注重天氣情況，而且需要控制飛行時(shí)間。一般而言，上午10點(diǎn)至下午2點(diǎn)是比較適合飛行作業(yè)的時(shí)間。②組裝無(wú)人機(jī)，保證飛行安全穩(wěn)定；調(diào)試地面系統(tǒng)，便于執(zhí)行測(cè)繪任務(wù)；連接無(wú)人機(jī)與地面系統(tǒng)，發(fā)揮地面系統(tǒng)對(duì)無(wú)人機(jī)監(jiān)控作用。③設(shè)置地面系統(tǒng)相機(jī)參數(shù)、航線(xiàn)等，為順利完成測(cè)繪任務(wù)提供可靠的保障。④操作地面系統(tǒng)，以完成對(duì)無(wú)人機(jī)起飛方式、航線(xiàn)飛行、圖像數(shù)據(jù)采集等控制工作。在采集了圖像數(shù)據(jù)后，就需要將其傳輸?shù)降孛嫦到y(tǒng)。⑤在飛行的過(guò)程中，有時(shí)并沒(méi)有按照原設(shè)定的方式采集圖像數(shù)據(jù)，這時(shí)地面控制人員就要根據(jù)測(cè)繪任務(wù)執(zhí)行情況，調(diào)整航行路線(xiàn)。在這種情況下，無(wú)人機(jī)就可以補(bǔ)拍測(cè)繪區(qū)域圖像，從而真正地完成測(cè)繪任務(wù)。⑥在無(wú)人機(jī)完成測(cè)繪任務(wù)后，就需要返航，降落到地面。⑦檢查無(wú)人機(jī)采集的圖像數(shù)據(jù)，如果所采集的圖像數(shù)據(jù)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，符合測(cè)繪任務(wù)要求，就需要加工、分析這些數(shù)據(jù)信息。否則，就需要安排時(shí)間，執(zhí)行飛行任務(wù)，以便獲得有效的圖像數(shù)據(jù)信息。

3.4 信息處理

使用無(wú)人機(jī)技術(shù)展開(kāi)測(cè)量作業(yè)的進(jìn)程中，無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用可以獲取準(zhǔn)確詳盡的影響資料，在無(wú)人機(jī)正式飛入測(cè)繪區(qū)域的前期階段，工作人員會(huì)做好全面的調(diào)查研究工作，對(duì)測(cè)繪區(qū)域的實(shí)際情況有一個(gè)大致的了解，并為無(wú)人機(jī)設(shè)定出一條合理適宜的飛行線(xiàn)路，無(wú)人機(jī)在飛行中，會(huì)在測(cè)量的區(qū)域環(huán)境中拍攝，并將測(cè)繪環(huán)境中的實(shí)際狀況通過(guò)圖片的形式清楚記錄并保存，這樣有益于后續(xù)工作的開(kāi)展[5]。之后，工作人員可以圖片進(jìn)行一定的處理，從而獲取三維影像，用來(lái)驗(yàn)證得到的測(cè)量成果信息精密性與準(zhǔn)確性，也為后續(xù)的信息收據(jù)分析成果提供了可靠依據(jù)。并且，還可以助推拍攝工作獲取最終想要的效果，也有效幫助了空中三角技術(shù)進(jìn)行了更加深入的補(bǔ)充修改，實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用范圍更廣。在無(wú)人機(jī)拍攝時(shí)，工作人員可以試著調(diào)控?zé)o人機(jī)的飛行狀態(tài)、飛行速率、轉(zhuǎn)彎角度等，并且還可以改變拍攝設(shè)置，如可以通過(guò)曝光、延遲拍攝等方式來(lái)獲取影像資料，這樣一來(lái)拍攝出的區(qū)域環(huán)境才可以更加準(zhǔn)確直觀，更加有益于提升測(cè)繪工作成效。

3.5 落實(shí)測(cè)繪作業(yè)

就無(wú)人機(jī)的遙感技術(shù)來(lái)說(shuō)，該技術(shù)可以對(duì)上述難題做出高效的處理，測(cè)量項(xiàng)目的質(zhì)量將會(huì)有效提高，同時(shí)確保測(cè)量結(jié)果的可靠性，在有突發(fā)狀況出現(xiàn)的時(shí)候可以對(duì)信息進(jìn)行及時(shí)的傳輸，保證相關(guān)工作者能夠及時(shí)獲取信息，促進(jìn)測(cè)繪工作的有效落實(shí)。在整個(gè)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量工作中，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)也為其提供了卓越的服務(wù)。現(xiàn)在，許多的低層無(wú)人機(jī)的測(cè)繪工作，需要經(jīng)過(guò)大量的研究和分析，才能夠解決當(dāng)前的問(wèn)題，同時(shí)也能夠保障服務(wù)質(zhì)量，從而推動(dòng)城市化、智能化、自動(dòng)化，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)的科技進(jìn)步。在低空飛行的時(shí)候，無(wú)人機(jī)的靈活性更強(qiáng)，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也更高，安全性更好，成本也更低。因此，對(duì)我國(guó)而言，無(wú)人機(jī)的低空遙感技術(shù)在許多方面都有著廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也為專(zhuān)業(yè)人員提供了大量的輔助服務(wù)。目前，許多學(xué)者都在對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行深入的研究和分析，同時(shí)也在對(duì)這一技術(shù)的需求進(jìn)行深入的調(diào)研，以達(dá)到更好的效果。這是一種技術(shù)的發(fā)展和發(fā)展，它通過(guò)技術(shù)研發(fā)、培訓(xùn)和服務(wù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)與專(zhuān)業(yè)的有機(jī)結(jié)合，推動(dòng)了無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的快速發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，在土地測(cè)繪的測(cè)量如礦井開(kāi)發(fā)、城市規(guī)劃和突發(fā)事件管理等領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)使用也越來(lái)越普遍。縱觀無(wú)人機(jī)的實(shí)際使用現(xiàn)狀，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的發(fā)展水平尚有較大的提升空間。所以，無(wú)人機(jī)研發(fā)工作者應(yīng)合理的控制無(wú)人機(jī)使用效率，以保證在測(cè)量工程測(cè)繪工作時(shí)，獲取較為精確的信息和圖像等數(shù)據(jù)，為工程測(cè)量效率的進(jìn)一步提升打下基礎(chǔ)。