无人机测绘技术在工程测量中的应用分析

卢军海 南宁天脉测绘有限责任公司

一、无人机概述

无人机是由无线电遥控设备控制的无人机，可携带相关传感器，通过自动化、智能化、专业化等相关技术，快速获取土地、资源、环境等空间遥感信息，实时上传到数据处理系统，并通过专业人员对数据进行分析整理，供相关单位工作人员实际应用。常见无人机控制系统主要由空中控制系统、地面控制系统和数据后处理系统3 部分组成。空中控制系统主要包括通讯模块和地表影像采集模块。地面控制系统主要引导和制定无人机航行航摄路线。高级地面控制系统可以对预定航摄地区提前规划好无人机的飞行路线等有关飞行，同时记录并保存所有导航数据。数据处理系统主要根据各单位的实际需要，通过软件对图像或视频进行分析。常见无人机种类主要包括固定翼式、多旋翼式和无人直升机等。固定翼式起降方式多采用跑道滑行、弹射等；抗风能力较强，可长时间续航，但无法进行定点悬停拍摄工作，因此一般适用于监控辐射范围广或应急响应情况下的航测任务。多旋翼式和无人直升机无须跑道和弹射器，对于起降场地要求低，可在复杂地势条件下快速起降，具有飞行灵活性强、可随时悬停等优点。

二、无人机测绘技术优势

（1）数据收集准确、及时。在无人机测绘技术的应用中，通过无人机测绘技术与先进摄影设备的联合应用，提高无人机航空摄影测量的性能和质量，实现地形测绘所需数据的快速准确采集，为地形图数据的准确、及时获取提供良好的支持。此外，利用无人机测绘技术进行地形测绘的数据资料获取后，还能够通过数字化图像对所收集信息进行综合分析，从而生成可视化的摄影图像，为工程测量工作开展提供有利的支持。工程测量工作开展中，将无人机测绘技术与卫星遥感、航空摄影测量等技术相融合，从而在更为完善和统一的技术系统支持下，实现具有更高质量和效果的地形测绘数据信息获取，满足地形测绘的数据需求。（2）机动灵活。在无人机航拍系统前往目的地的过程中，整体交通十分便利，起飞准备所需时间相对较短。而且由于无人机的起飞与降落均十分灵活，使得其对于起飞与停放场地的要求相对较低，在使用过程中的整体表现更加便捷。基于无人机航摄系统的灵活性优势，现阶段无人机航摄系统在地质灾害监测、森林火灾监测、公共安全紧急测绘应急保障等多种作业任务中均得到了很好的应用。（3）响应能力较强。由于无人机测绘技术在地形测绘应用中，是通过无人机的低空飞行来实现航空摄影和测量分析，其在具体测量中受恶劣气候环境的影响相对较小，能够获取更加准确与全面的测量数据，并且对测量数据的良好响应能力进行支持。此外，由于无人机测绘技术进行地形测绘应用，可通过对所处地区的网络以及电子计算机系统应用，来满足测量数据的信息存储与传递需求，并在上述网络和技术的支持下，为测绘人员的信息数据获取提供支持，同时为工程测量工作开展提供更有利的条件支持。

三、无人机测绘技术的应用流程

（一）航线规划

在无人机测绘技术的应用中，路线设计也是整个测绘工作的重点。无人机不能随意飞行，必须根据实际情况，经过准确计算，选择合理的路线。在航线选择时，要结合测量的项目目标以及测量重点要求，对飞行航线进行规划。设计航线的时候，要选择最快、最清晰、最准确的拍摄路线，同时，还要规避一些山洞、瀑布等不良的地形，减少对无人机的伤害。在设计航线的时候，还需要控制无人机的高度，选择合适的拍摄角度，这样才能够确保清晰准确的拍摄效果。另外，航线的节点设置必须以整个航线为中心，呈网状进行合理的分布。只有选择科学合理的航线，才能够确保无人机操作更加有序地进行。

（二）相机校验

在目前我国无人机测绘系统的运行中，关键设备是非测量摄像机。因为非测量相机的精度，在很大程度上直接决定了测绘成果的科学性和有效性，但是由于具体操作都是由人工来完成的，所以经常会产生误差。而产生误差的重要原因包括了工作人员对相机主距不熟悉，因此导致了他们在实际操作的过程中不能依据影像来进行科学的判断，最终就会对数据处理的效果造成不利的影响；而相机镜头也会存在畸差，进而使测量点出现结果误差，最终使测绘结果的准确性大大降低。

（三）像控点设置

对于无人机测绘技术而言，工程应用中最关键的内容是图像控制点的测量内容。通常为了提高测量精度，图像控制点往往设置在地形相对清晰的区域。为了进一步提高影像控制点的测量精度，在优化地表影像控制点设置的同时，还需要通过航空三角加密测量提高遥感测量精度。需要注意的是，影响航空三角网加密测量相应精度的因素很多，在像控点具体设置过程中要重点加强如下内容：（1）避免将像控点设置在地形相对复杂的区域，为了明确测量效果需要将其设置在地形容易识别的区域，同时也要设定比较明显、清晰的地物当作像控点。若是采用不同地物交叉位置当作像控点，务必要控制交叉区域的角度保持在 30°～150°区域；（2）为了能够对所测绘整个区域实施有效的控制测量，可以将像控点设置在无人机飞行区块之外，一般情况下可以将像控点设置在航向100 m 之外、航向基线不少于1 条的区域。若是像控点设置在航线两侧，务必要确保像控点左右偏离半径≤半条基线长度；（3）为了进一步增强无人机遥感测绘准确性，需要将像控点设置在地形相对平稳的区域，同时也要尽量将像控点设置在相对容易保存的位置，这样就能够将其作为第二次测量的基准。

（四）数据图像获取

（1）数据采集。在工程测量中，数据采集是非常重要的，是工程决策的基础。利用无人机测绘技术进行工程测量，可以实现精确的数据采集。首先，工作人员需要在计算机中规划无人机的飞行路线，然后选择合适的飞行环境将无人机起飞，然后无人机将按照预定的路线飞行。此时，工作人员只需关注无人机和测图区域的安全，即可顺利完成工程测量。无人机在工作过程中借助定位系统就能实现精准定位并形成对应的坐标系统，从而在区域内进行工作。在获得首次资料后，要进行二次检测，对收集的数据进行检查和完善，从而提高数据的准确性，让无人机收集的数据更加全面，这样能够提高数据收集的准确性和效率。（2）图像采集。在工程测量中，图像的收集也是必不可少的一个工作，在使用无人机测绘技术的时候，无人机会自动对区域内的影像进行拍摄和调整，此外它还可以利用三维建模对拍摄画面进行加工，从而有效的帮助工作人员完成测绘影像的制作。在无人测绘中如果有不符合要求的数据，系统可以及时进行清理，对重叠影像数码相机会自动变焦，从而实现对参数的调整，从而保证获取的影像非常清晰。

四、无人机测绘技术在工程测量中的应用

（一）城市建筑低空航测

在城市建设工程测量过程中，由于地理环境、施工条件等因素的影响，传统的航空摄影技术难以在一些复杂地形中工作，数据的可靠性无法保证。而低空无人机测绘其优势就在于不受空间局限性，即使在一些条件恶劣的环境下依然可以完成测量工作，不仅速度快，而且可以高效率的将航空影像资料收集到，迅速进行处理，在一些紧急情况下，无人机低空测量被广泛应用。低空测量系统不仅仅具备了高分辨率，获取到的影像资料非常清晰，而且能够满足大比例尺测图测量的需求。除此之外无人机低空测量系统自身拥有检测与校对的功能，借助特宽较低数码相机特有的检校设计软件以及像片重叠关系，能够对机械形迹导致的误差及时纠正，运用边缘现场缓解了由于相机姿态存在角度偏颇而引起的精准度问题。与此同时，低空测量系统使成像系统重量大幅度减少，无人以及低空航测需求得到了较好满足。更重要的是无人机测绘技术中 map-at/cs 软件的应用，使整体自动化水平得到了有效提高，在处理影像方面的能力提升，使低空无人机测绘的核心技术，在城市建筑工程测量中有着非常好的应用前景。

（二）水利基建测量

在许多水利基础设施建设区和河流流动区，往往存在无法及时到达或人力难以到达的地点。目前多采用卫星远程数据记录功能进行数据存档工作。这些存档数据多数均存在明显的滞后性，在实际应用中的时效性和可信度对水利管理部门决策容易造成影响。此外，水利部门属于艰苦行业，各部门负责河流区域范围广、河段多，基层人员工作量负荷大，人才流失现象严重。为此，可以利用无人机在河道沿线进行低空定点巡航，以获得大量高清晰、可解读的复杂区域的遥感影像数据，及时了解各地水库库区水域面积变化、淹没范围、泄洪冲击范围、河道变化走向及辖区内水土流失情况，减少基层人员工作压力。

（三）矿山测量

首先，为了设计安全的无人机路线，必须使用航空摄影来收集矿山地形和其他相关数据。而且如果要想迎合矿山测绘的需求，测绘人员就需要明确无人机的飞行高度和相机的分辨率等飞行参数。然后，测绘人员一定要做好地面控制的工作为测绘的顺利进行提供保障，就像提前设置测绘点，这样就能方便无人机进行数据的采集工作。另外，在初次飞行成功以后，测绘人员还需要实时地查看无人机反馈过来的飞行信息，如果收集到的数据不能够满足使用的需求，测绘人员就需要调整无人机的拍摄角度以及其飞行高度，以获取更多、更符合要求的测绘信息。最后，测绘人员就需要对收集到的测绘数据进行科学的分析与整合，以得到完整的矿山地形全貌、交通状况、植被覆盖等信息，为以后要进行的矿山开采作业提供科学的指导意见。

（四）海岸线测量

中国海洋资源丰富，海岸线很长，加强海岸线测量将有助于确保中国国土资源的安全。在开展军事工程、海岸资源开发以及水池养殖等项目时，对海岸线地形进行测量十分重要。传统的海岸线地形测量工作，需要工作人员通过相关设备和仪器进行测量，不仅难以提高测量工作的效率，也会消耗大量的人力与物力资源，而通过无人机遥感技术，一方面可以很好地提高海岸线地形测量工作的效率，另一方面也能够保证测量数据的准确性。在应用无人机进行海岸线地形测量时，首先要确保无人机在低空区域平稳的飞行，其次要在测量前做好准备工作，开展相关资料的调查，并且设置好各个控制点，从而精准归纳和分析测绘区域中心与间隔航线布设平高点等各项测量数据，使其具有良好的精准性与可靠性。

五、结束语

总的来说，无人机测绘技术对企业的工程测量工作起着非常重要的推动作用，给工程测量工作带来了很多便利，值得企业推广。无人机测绘技术在工程测量逐渐实现了信息化、数字化和智能化，其凭借着自身的优势在各个领域发挥了重要的作用，成为新时代测绘事业发展不可逆转的趋势，对工程的数据有了一个更加精确的测量。虽然我国在无人机测绘中取得了很多成就，但是还需要国家和企业在技术上投入更多的精力去进行研究，从而促进我国的科学技术进步，为我国无人机测绘工作提供更多的便利条件，促进测绘事业的发展，让我国领先世界前列。