无人机航拍技术在工程测绘中的应用研究

冠英杰+戴璐迪+曹镇洲

摘 要：随着科学技术的不断完善，工程测绘技术的发展逐渐趋于多元化方向，无人机航拍技术作为一种高科技现代化测量技术，其拍摄过程主要是利用影像传感器通过空中飞行的方式实施拍摄，以此获取航空遥感影像，并经图像处理技术实施处理分析后，进而达到土地测绘的目的。本文结合我国建设工程的发展情况，就无人航拍技术在工程测绘中的具体应用进行深入研究，具有一定的学术价值，以供读者参考。

关键词：工程测绘；无人航拍技术；应用研究

引言：项目工程建设初期，工程测绘任务的实施对于项目规划与施工方案的选择具有重要的指导意义，新时代的发展背景下，高科技无人机航拍技术对于现代工程测绘的应用，其对测绘数据信息的准确性与可靠性得到了大大的提高，是为一种机动灵活、快速响应、成本较低、精度极高的测绘技术，并在未来工程领域测绘技术发展中是为趋势所在。

1.无人机技术与其在测绘方面的应用优势

随着现代社会发展速度的加快，传统信息技术的标准要求已无法满足社会发展的需求，现代车站、机场与港口的建设对于地籍数据的要求更加详细与严格。在此背景下，无人机航拍技术应用而生，该技术是集多种现代化手段为一体，主要包含无人飞行、遥感、全球定位以及通信等多种技术，其具有高自动、高智能以及高专业水准等特点，已被应用于众多建设工程地理信息测绘与测量工作中。具体优势表现如下：

1.1监测效率极高

如遇应急事件，无人机航拍能够及时对监测区域实施大范围监测，并将该区域图像数据迅速生成。对于单台无人机而言，其一周的监测量最高可达约2100平方公里，大幅提升了监测效率。

1.2应用范围广、宏观性强

无人机航拍技术不仅可以实施高空间、大范围的实时监测，同时还可对近低空间与较小面积的区域进行精准监测；除此之外，利用无人机遥感监测，可实现多架、多次同时监测上万平方公里的区域，进而利用多光谱分析，便可获得大面积测区范围内的各项监测信息，并将其与传统点信息结合后，进而可以获得整个监测区域的完整信息。对于监测区域具体情况的宏观展示，利用三维仿真模拟技术便可实现，同时可为相关部门的决策提供参考与便利。

1.3处理效率高

相比于高分辨卫星影像，无人机航拍影像的分辨率更高，其可精确至10～50cm范围内，与此同时，无人机航拍对于数据采集速度更快，效率更高。

1.4周期性强

由于无人机航拍技术对于GIS及遥感应用系统集成方便，测量应用的搭建便捷快速，因此可以很好的保障测绘工作的周期性与综合性。

2.无人机飞行平台的技术指标分析

就目前情况而言，无人机测量平台作业规范尚未健全，需要提升的空间较多，其中测绘单位当下的技术条件作为航测规范制定的主要依据，其具有较强的局限性。就无人机航拍而言，其以小于1000m为最佳航拍高度，属于近地观测平台，同时在数码相机成像设备上，无人机航拍技术的高分辨率与传统航空摄影测量也具有很大的区别，在此状况下，这就很难应用现有的摄影测量规范。以传统航测作业准则来说，目前需要明确以下几点参考指标：①控制飞行速度在50～100km/h范围内；②发动机切勿安装于飞机前进方向的前部，以免飞行过程中遭到湍流影响；③一旦发动机出现故障，必须确保飞机能够采用滑翔的方式安全降落，且需控制飞行高度的变化相对于地面在5%以内；④控制相邻摄站飞行高度的变化不宜大于5%；⑤调整航摄平台的水平误差在3°以内；⑥飞行速度的测量误差不宜大于5%；⑦无人机偏离航线中的绝对误差，不能高于相片旁向覆盖区域的5%；⑧因发动机谐振而引起数码相机产生振幅时，需控制振幅摆角在曝光时间内小于8.6″。

3. 无人机航拍技术在工程测绘中的应用

3.1航线规划与测量范围确定

一般而言，1h为无人机飞行极限时间，除去飞机起降消耗，其有效拍摄时间约为50min左右，因此，应严格控制无人机在空拍摄时间，以防因能源不足而导致坠机事故发生。为了保障飞机的有效拍摄时间，则需合理规划拍摄航线，以此提高拍摄效率。

除此之外，为敢保证无人机能够实施全面完整的航空测量任务，还需合理规划待测工程的全境测绘区域。可以结合实际需求，采用空中鸟瞰的方式，划分待测区域成两边等距、长条状形式，然后设置标志分别于该区域四角处，再根据无人机的飞行速度与续航能力将整个航拍的具体流程合理设计，以此指导航拍任务的实施。

3.2测量区域控制网建立

测量区域控制的的建立，其目的在于对工程测绘任务实施进一步细化测量，其具体实施过程为：结合测量所获得的测区地域面积的大小，建立相应等级与规模的控制网络，并设置GPS坐标点于该控制网区域内，进而可以实现坐标系的三维化处理，以此便可通过坐标的方式对该区域中的任一点实施具体表述，从而便于后期数据的处理。但是该过程的执行，需要保证路线计算与坐标核对的准确性，以此确保工作质量满足实际需求。

3.3测量数据的处理

外业飞行的工作完成后进行影像的优化选择，结合GPS导航数据与快速排片的软件处理影像，对模糊不清的影像予以排除并确认是否有漏拍现象发生。为了消除相机透镜畸变缺陷的影响，根据事先得出的检校参数预处理无人机取得的原始影像数据。此举是为了确保能自动提取连接点并保证对控制点量测的准确程度。进行平差后，所获得的数据即为测区影像的空间坐标与姿态信息。之后用摄影测量的专用软件进行立体测图，由此能得到所测地区的大比例尺地形图。之后进行自动的地形提取以得到DSM，最后利用GIS软件做出测绘地区的三维地表模型。

除此之外，内业任务的重叠与合成处理，可通过专用的影响处理软件操作，同时也可输入外业测量所用控制点信息于系统对应像控点生成DOM与DEM等，再以实施空三加密处理后，最终使得所生成TIF图片具有坐标信息，以此便于手工勾绘地物于影片信息上，同时也利于外业调绘和地貌处理实现DEM数据化。

3.4无人机测量精度的控制

（1）与传统的测绘航空摄影相同，当条件满足时，无人机航拍任务的实施应尽量选择在天气晴朗、可见度高的环境下进行，這样可使获得的影像色彩与地面信息更加丰富完整，同时还可避免因雾霾影响而导致影像曝光时光线的折射与散射现象加重，进而确保成图精度不受损伤。

（2）无人机航空摄影获取的航空影像幅面较小，采用原有的空三软件进行平差解算，在多个测区处理过程中，均会发生不同程度的错误，特别是对加密测区的选构，目前使用较多的PATB平差软件，对此类小幅面数码影像的剔错能力远远小于23*23幅面。

（3）无人机作为飞行平台，在执行航空测量任务时，容易受气流变化和风力的影响，可采用了二维姿态稳定平台，在小范围短时间内，受风力和风向的变化影响不大，容易通过姿态稳定平台的纠正获得理想的姿态角度。

结语

总而言之，现代无人机航拍技术的应用与推广，对于工程测绘任务的实施具有重要的推动作用，其不仅在测量精度、效率与应用范围上显现出独有的优势，同时还有助于相关部门能够及时掌握所需地域的地理信息，进而实现国民经济社会信息化，促进工程测绘任务在标准化发展基础上更加多元化与科学化。

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