无人机遥感技术在工程测量中的运用

夏 国

中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司 上海 200063

1 无人机遥感技术概述

无人机遥感技术集无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥测遥控技术、通信技术、POS定位定资技术、GPS差分定位技术和遥感技术于一身，具有自动化、智能化、专业化等显著特点，广泛应用于国土、气象、资源、环境、应急抢险等领域。

随着无人机硬件设备及遥感通信技术的快速发展，设备体积小型化，飞控系统成熟、遥测距离量程扩大，影像采集分辨率提高、数据后处理一体化，对工程测量来说能够极大的提升工作效率。相对传统工程测量，其具有成本低，成图效率高、时效性强、精度可靠、可观性强等显著优势，且其数据获取与处理一体化生产作业流程，能够满足工程测量工期紧，任务重、人力资源缺乏等要求。

而无人机遥感由于其自身质量小，且处于低空环境下运行，受气流影响大，使得其空间姿态稳定性差，航带排列不整齐、旋偏角大、影像畸变大等不良特点，需通过数据后处理软件按照严密的影像匹配运算和畸变纠正才能获取满足规范要求的数据产品。

2 工程测量应用与实践

2.1 作业流程

作业流程如图1所示，包括前期准备、像控测量、外业航飞、数据处理、成果提交等五个环节。

图1 无人机遥感测量技术流程图

在前期准备阶段需要根据任务需求确定无人机航测比例尺及航飞高度及航线设计、像控点布测设计等工作。

2.2 正射影像图的获取

正射影像的获取是工程测量应用中最常见的需求，传统工程测量中应用无人机遥感技术可以快速获取大面积高清晰高分辨率的区域影像，并通过PIX4D等专业软件结合像控点快速生成满足成图精度要求的正射影像用于工程应用。尤其是在应急测绘方面，能够在困难、复杂地形的区域快速获取灾害区域影像，为灾害评估和救援提供科学决策依据。

2.3 三维真实模型建立

通过无人机遥感技术结合航线设计方案，可以快速获取大范围的三维影像数据，通过CC等专业软件结合已有像控点，生成具有真实地理坐标的三维真实模型，包括DEM、DOM、DSM等数字产品，为工程三维设计及三维运维等提供最直接的三维基础数据。

2.4 困难地区大比例尺地形测绘

无人机遥感技术可以结合不同传感器，对地面进行影像、地面点高程的直接测量。通过无人机加载微型Lidar和非量测相机，获取地面点云数据及时效性强的清晰影像，后期利用点云分类技术及影像空中三角测量，高效完成大区域正射影像制作及DEM生产。尤其在山区林木密集，作业条件困难等地区，无人机遥感技术的高机动、灵活、高效等显著特点对提升工程测量作业效率具有极大意义。

3 应用注意事项

3.1 航线设计

由于无人机遥感技术数据采集的平台为质量轻小的无人机，低空飞行过程中其姿态不稳定，且非量测相机畸变大等问题，为保证其飞行安全及内业处理时空中三角测量及平差顺利通过，在满足地面分辨率要求的前提下，通过航高合理设计，提高航线之间的航向重叠度和旁向重叠度。

3.2 天气信息

在工程测量中采用无人机遥感技术，因注意飞行区域的天气变化情况，对于轻小型无人机在风力达到4级以上应停止作业。

同时在采集影像资料作业过程中，应避免阴影较大的时间段进行作业，如避免早上8点至9点太阳高度角小时作业。最好的作业天气应该是无风且天气晴朗或阴天。在阴天作业时，应控制好相机的ISO值和光圈大小值。

3.3 像控点布测

根据不同无人机遥感平台及作业区域大小和任务要求，可以采用不同的像控点布测方式。

像控点的标记方式可以通过油漆在硬质路面上采用L或者十字型进行绘制，绘制的宽度及长度根据任务成图比例尺要求的地面分辨率十至二十倍进行。

当无人机遥感平台具备事后差分或实时差分GNSS时，可以减少外业像控点布测，只需少量边角区域的像控点进行平高点控制。

当采用无人机自身导航位置信息进行空间姿态位置定位时，应加强像控点布测方案设计，按照规范满足相应工程测量技术要求。

若在工程测量中只为获取区域影像快拼成图，进行相关简易评估可以不做像控点。

3.4 数据处理

针对不同无人机遥感平台获取的海量数据，应事先进行预处理，包括航测资料、影像资料、像控点资料等准备，通过PIX4D或CC等软件进行影像匹配和空中三角测量，在处理过程中应注意POS数据与像控点数据坐标系统应保持一致。

对野外像控点位置外业人员应做好点之计，通过相片结合空间位置信息，让内业人员能够快速判断点位位置。

结语：本文从无人机遥感技术的基本内涵出发，阐述了无人机遥感的优缺点，无人机遥感技术以其成本低，成图效率高、时效性强、精度可靠、可观性强等显著优势，结合其数据获取与处理一体化生产作业流程，能够满足工程测量工期紧，任务重、人力资源缺乏等要求。在工程测量中能够广泛应用于正射影像图的获取、三维真实模型建立、困难地区大比例尺地形测绘等领域，提高工作效率，减少人力资源成本的投入。同时对于其应用过程中应在航线设计、天气信息、像控点布测、数据处理等方面进行了经验总结，对于今后工程测量中无人机遥感技术的应用提供技术参考。