无人机航拍技术在工程测量测绘中的应用

2015-04-29沙敏

工业设计 2015年10期

沙敏

摘要：经济的发展进步，人们生活水平提高，生活质量要求逐渐升高。科技不断的改革完善，各种先进技术不断的被应用到各行业领域中，近几十年我国的工程建设行业获得了很大的成就。工程建设中的测绘工作具有十分重要的意义，测绘工作的高效准确性是保证质量的前提。传统的技术已经不能跟上测绘工作进步的速度，当下无人机航拍工作形式已经被大范围的应用，本文对于在工程测绘中应用无人机航拍技术进行了分析，供相关人士参考。

关键词：无人机技术; 测绘;工程 ;应用

伴随社会不断发展和进步，工程测绘工作成为了人类身边的一种艺术。近年我国的不同行业发展迅速，展现出良好的趋势。高科技无人机航拍技术受到了广泛的关注和重视。无人机航拍技术可以提升工程测绘工作的准确度，帮助工作人员获取更可靠清晰的数据来源，在实际应用中已经体现出更多的优势，是未来工程测量工作中必不可少的技术。

1 无人机技术概述

无人机技术包括无驾驶人员的飞行器技术、通信技术、遥感技术、以及全球定位系统技术，是多种现代化技术手段的结合运用。该技术目前被应用在地理信息测绘和测量当中，最大的特点是非常智能、自动化程度高、专业技术水准也较高。这项技术已经被广泛的应用在工程测量当中，是我国专业技术人员研究工作的重点，是日后的遥感技术发展重要目标。无人机航拍技术已经实现了随时同步更新、更改实际的勘查信息与地理空间资料，为相关的企业单位提供了最科学的资料来源，为环境保护工作、土地资源利用工作、资源管理工作等带来了安全的保证。现代社会不断发展进步，传统的信息技术已经不能符合需求标准，很多的地区面貌发生了改变，很多的港口、机场、车站等工程建设都需要更加详细的数据，无人机航拍技术的应用是顺应社会发展的需求。

2 无人机航拍技术的优越性

无人机测绘是遥感领域用于地形测绘的新兴技术，在使用过程中资金投入量比较小，勘查过程中反馈能力好，时间消耗少，方便不同地区的转换应用。在复杂的工程测绘环境中可以更灵活的适应，一方面完成了以往飞机的航摄任务，另一方面深入到以前没有触及的新领域。这种技术设备体积比较小，结构简单，在地面的工作人员应用人工遥控器进行控制，在地面工作站就可以实现自主飞行拍摄，整体工作流程安全方便简单。对比过去的大飞机搭载摄像机航拍作业工作方式，无人机飞行技术的优点更加突出。以往大飞机航飞必须提前上报相关的部门，获取航空批文过程十分麻烦，时间消耗比较多;无人机航拍技术实现了1000 米以下高度飞行，整个过程无需申报批准。大飞机对起降场地需求十分高，无人机已经实现了就地起降，省掉了很多的路程。具体的工程测绘任务中，航摄小组可以灵活变通，将地点选在测区附近的高速公路服务区或者是停用的砂石买卖场，加长了拍摄工作时间。以往的工作过程可能会受到自然环境的影响，对天气要求比较高。无人机对于外界自然环境要求相对比较低，并且离地面的高度可以自行控制，方便获取更加详细高分辨度的资料。工作人员可以灵活控制无人机的速度，将航速控制在最优化范围内，甚至可以达到每小时几十公里，对于突发状况可以进行变通，得到更加准确的信息资料。

3无人机航拍技术的系统组成

3.1 遥感信息采集系统

3.1.1 无人机遥感平台

航测遥感技术利用无人机装载航空数码相机，并采用IMU（惯性测量）/GPS（全球定位系统）技术而进行导航的航空摄影，适于低空飞行的航测遥感技术是我国在遥感技术基础上发展起来的新型技术，其优势在于可以快速、精准、高效地获取地理信息数据。无人机遥感测绘系统包括两大部分，分别是遥感信息采集系统，遥感信息处理系统。

3.1.2 飞行控制系统

无人机飞行控制的关键内容就是飞行控制系统，其具体的工作内容包括对定位系统导航开展科学的利用，进一步达到信号定位，实时的掌握加速度计、陀螺等飞行器平台的具体工作状态变化，通过这种工作流程实现无人机的数字化监控，基础实现定点信息采集任务。

3.1.3 地面监控系统

全向天线、监控软件、供电系统、便携式计算机几部分系统构成了地面监控系统，不同的环节解密结合相互关联，技术工作人员可以操作地面监控软件，相关的数据进行科学的设定，包括导航模式的选择、相机曝光、基本飞行参数的设置、航线规划和航点输入;还有勘查数据的输出和上传，以及突发条件下报警设置等。实际操作中将机载飞控系统和数据链开展链接，飞行过程中的实际信息和数据就可以随时传递，更加方便操作。

3.2 遥感信息处理系统

3.2.1 遥感像片处理

遥感像片处理最突出的功能是对相关数据文件的整合处理，处理的内容包括任务航摄规范表、相机检定参数等。在整合数据工作完成后将勘查照片按照规定要求进行处理，主要有航带的整理、质量监测、照片的预处理、照片的并行更正等等。运用合理的操作流程处理出正确的图片文件作为最后的应用数据，方便后期的使用。

3.2.2 空中三角测量系统

遥感信息处理系统运行过程中，空中三角测量系统有着极其重要的位置，是系统运行的关键环节，具体工作内容包括将初步规划好的航带列表合理科学的融合，将相间的相互关系正确的认定;对影像进行内定向，经过影像间连接点的布局、像控点量测、平差计算进行自动空三加密，构成完整全面的三维立体模型，最后实现模型定向及生成核线影像。

3.2.3 三维建模系统

三维建模系统的应用可以实现地图形的推断，求出具体的相关信息，实现三维虚拟地形地物的可视化，是一种图像表征数据思维，工作人员直接感受到具体的区域环境或者是设计方案，加快方案设计分析设定，实现共同交流，优化方案选择。现有的软件包括ArcGIS、Civil3D、TerrainCAD等等。

4 无人机航拍在工程测绘中的应用

4.1 对航线进行有效的规划

具体的细化工作开展前必须合理的进行航海规划，规划研究内容必须包括相机参数、地形特点、作业范围、精度要求，对于各项数据进行整合，保证准确高效性。该环节十分重要，其对于后期遥感信息采集工作开展提供重要的技术数据支持。普遍的航线规划包含几项检查内容，首先要保证航线走向的合理性，认真核实是否出现主点落水不利的情况，其次确保区域覆盖的完整性和划分的科学性;最后准确的选择摄像机基面，确立航高设置的准确性。工作中保证有效控制航摄的质量、飞行质量检查，进行影响质量的检查，还有很多细化的内容，必须进行具体的核实工作，保证各环节的稳定运行。

4.2 体系化的相片控制

一普遍状况下在无人机飞行的过程当中，经常会遇到飞行区域不规则的状况，因此，做好像控点的布置就显得十分重要。在布置向控点时，应当充分结合区域的具体状况，并按照区域网进行有效布点，区域网的大小和像控点之间的跨度应综合考虑成图精度、地面分辩率、产品用途、地形特点等多种因素，以能够满足空中三角测量精度为原则，进行优化设计。

5 实际应用分析

5.1 地图形测绘

根据实际的要求标准控制好无人机工作中的比例尺寸，相机拍摄的分辨率，重叠率等等。具体的图片成像后，可以先进行矢量化的处理，在通过实际的比较控制正确性，在此基础上确定全部的坐标和测绘。

5.2 新农村建设测绘

测绘的主要内容包括水系统、电力、交通、房屋等等。为了控制数据的精确，可以在开展调查工作时不断的纠正。具体可以根据《新农村建设测绘保证服务技术大纲》开展工作。

5.3 体积计算的测量应用

无人机航拍技术本身灵活性高，计算精确，安全可靠，经济节约，可以大力引用在测绘工作当中，还对应用在资源开发，农林监测估产，体积测量当中，于我国的城市建设和管理效率有很重要的作用。工作人员应该建立起系统化的服务体系，解决后续，技术培训等更新问题。无人机航拍技术的应用可以大幅度减少因为认可度造成的纠纷问题。为体积计算测量工作带来了极大的方便。

5.4 土石方测量

在无人机飞行的时候具有固定的高度，通过对于高度的计算可以得出一定的轨迹，轨迹研究可以推算出高程值，应用现代化的三维软件技术就可以得到土石方量。

6 结语

顺应时代的发展需求，传统的工程测绘方法必将被取代，当下必须加大无人机航拍技术应用的重视度。该项技术的应用是进步发展的需要，其可以更快的提升测绘工作效率，是实现高效工作的保证。未来的工程测绘工作必将大量的使用该项技术，迎来发展的新时代。

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