无人机遥感技术在工程测量中的应用

鲍彦奇

（天水三和数码测绘院有限公司，甘肃 天水 741000）

无人机遥感技术是指利用前沿的无人驾驶飞行器为载体、集遥感技术、遥测遥控技术、GPS差分定位技术和遥感应用技术，具有自动化和智能化等特征，可以快速获取国土、资源、环境等遥感信息，后续内业完成遥感数据处理、建模以及不同场景应用分析[1]。无人机遥感技术是科技水平不断发展的大情形下应运而生的，在测绘行业的工程测量中发挥了非常重要的作用。目前，低空无人驾驶航空器遥感为工程勘察提供了更多的可能性，它可以实现较低的飞行高度，拍摄的图像像素高，成像性能好，可以快速获取勘察区域的地理特征等信息。此外，无人驾驶航空器再遥感还能给环境带来很大的帮助，可以监测并检测该区域内的环境。随着各行业科学技术水平的迅猛发展，无人机遥感技术也得到了飞跃的提升，测量运动发生了革命性的变化，与传统的卫星或飞行员控制的机载系统相比，无人机可以以相对较低的成本提供精细的空间和时间分辨率测量[1]。

1 无人机遥感技术的优势与局限

1.1 无人机遥感技术的优势

1.1.1 成像效果好，检测效率高

无人机遥感技术生产的影像分辨率较高，在较为复杂的环境中仍能获得高质量的图像，生产的成果兼容性较强，可以与其他软件结合使用，从而提高处理效率和速度。此外，该技术的监测效率高。如果在紧急情况下采用监测效率较低的技术手段，往往会出现延误，但无人机遥感技术的应用可以有效地弥补这一缺陷和不足，以便于快速解决问题。

1.1.2 易于相互协作，监测范围大

无人机遥感测绘技术可以对小型物体进行实时监测，在对设备运行过程中，无人机飞手可通过调整无人机航飞器的飞行高度以达到更大范围对地监测与测绘。但是，随着无人机等载体飞行高度的增加，测绘的范围虽然会逐渐增大，但是其精度亦会逐渐降低。此时，通过多台无人机协作的方法可以提高监测区域的数据收集效率，使监测规模得到扩大，对工程测量测区范围具

有一定的可调节性，后期还可以将数据加工成三维空间数据来反映测区的实际情况，从而有效提高测绘的直观性。

1.1.3 操作相对简单，节省人力和时间成本

在传统的工程测量中，在工程进行的各个阶段都需要工程测量技术的参与，但在工程测量外业施测得时候，首先需要大量的人力资源和海量的时间，再者，因测量技术相对复杂，一些技术人员在操作的过程中经常会出现一些错误，导致测量数据并不准确。无人机遥感技术主要通过控制无人机等飞行器实施外业测量工作，不需要驾驶员，操作相对简单，最重要的是可以在保证外业测绘人员的生命安全的同时降低测绘工作中的人力和时间成本[2-5]。

1.2 无人机遥感技术的局限

1.2.1 无人机遥感技术及其平台的性能有待提高

我国土地类型多样，地形复杂。在特殊的地区采集数据时，会因无人机离开操作者视野或触及较高的障碍物而导致无人机消失或坠落。此外，无人机作为设备载体飞行的时候缺乏足够的稳定性，其最大的优势是机体较轻，但正因如此，无人机飞至一定高空时容易受空中横向风力的影响，难以保证图像的清晰度，甚至会对机体本身产生损伤。因此，提高无人机的避障能力和稳定性是其进一步应用的关键。

1.2.2 无人机遥感技术数据处理软件有待优化

目前，无人机数据处理软件虽然操作简单，具有自动化、集成化的数据处理形式，但主要集中在光学图像的拼接上。对于飞行姿态不稳定造成的数据失真、海量数据的拼接需要较长的时间，且计算机配置要求较高，如何消除光照造成的阴影等问题还需要进一步优化，多源无人机数据登记和融合的软件也较少，仍需进一步开发。

1.2.3 无人机遥感技术行业的相关飞行法规有待进一步完善

无人机遥感技术不仅在军事领域发展迅速，而且在林业、农业等非军事领域也发展迅速，滞后的无人机飞行行业规范限制了无人机遥感技术的发展。因此，无人机飞行行业的规范有待进一步完善与提升，以满足无人机遥感技术在测绘行业的应用和迅猛发展。

2 无人机遥感技术在工程测量中的应用

综合上面情况，在无人机遥感技术具备的本身优势和客观因素导致的局限性情况下，基于扬长避短的原则，下面就无人机遥感技术在工程测量中的具体应用进行探讨。

2.1 信息采集

随着现代工程测量学的进步与不断发展，对测量数据的精度要求越来越高。无人机遥感技术可以很好地满足现代工程测量测绘的需要，在各种复杂环境下完成工程测量的任务，广泛应用于信息收集和信息处理等领域。在使用传统的收集方法时，往往会出现信息混乱、综合效果差等问题。通过无人机遥感技术在工程测量测绘中的使用，可以很好地避免类似问题。使用无人机遥感技术集成设备进行地面信息采集的时候，面对不同的作业区域特征，无人机操控人员可以通过设置适合环境的飞行模式，来采集测区的地面地理信息数据。

2.2 获取测绘图像数据

传统的工程测量测绘方法容易受地形等地理环境因素的影响，图像数据的收集经常受到各种限制。在采用无人机遥感测绘技术进行地理信息数据采集时，可通过各式各样的飞行器预先对地形地貌进行踏勘，确保飞行器采集到的遥感影像数据满足工程测量的需要。通过对三角测量等测绘技术的应用，可以在整个摄影过程中及时纠正测绘中的问题，从而为后期内业数据分析和处理打下良好的基础。技术人员需要充分掌握设备的各项参数，在合理有效的控制设备正常运行，通过控制摄影相机曝光参数和倾角等途径，提高无人机为载体的低空遥感设备在工程测量中的应用，并升级和优化技术细节与设备结构。

2.3 信息处理

无人机遥感设备可以在收集数据的同事分析和处理收集的地理信息数据。在过去的工程勘测中，手动计算和分析所获取的数据和信息可以高精度地解决简单的工程勘测数据。但是，随着现代工程测量的不断进步与发展，测量区域及范围的不断扩大，工程测量越来越复杂，所获得的信息和数据量巨大，因此，在无人机遥控的同时进行手动处理与计算有些不合实际，而设备与软件可以很好地进行信息处理。在无人机遥感的支持下，可以快速分析收集到的复杂数据，并在短时间内完成数据处理，与传统的人工手动数据处理相比，具有更快的速度和更高的准确性。无人机还能在较低的飞行高度完成信息采集任务，这有助于提高地理信息数据采集的多样性，提高信息处理效率，并避免地理信息彩礼过程对环境造成损害。

2.4 复杂条件下的工程测量

在好多复杂环境下无法通过手动映射获得理想的结果，通过无人机遥感技术应用于制图技术中，可以将遥感影像引到制图工作中，使复杂的地形制图工作变得简单，并确保成图质量。在具体应用中，应将无人机载体与航空摄影结合。航空摄影测量设备的作用是拍摄复杂地形的高精度影像数据，可以为各类型灾害紧急救援提供现场数据信息。航空摄影在工程测量中的使用受到众多地理因素的制约，如测量时候测区受高度云层影响，航空摄影无法进行正常拍摄。无人机航拍主要完成低空的测量任务，因此不受高度制约，具有良好的适用性。随着工程测量领域的不断进步与发展，施测区域的环境也有很大的不同。不仅有平坦的地区，而且还有一些地形复杂且环境恶劣的地区。传统的工程测绘方法无法实施、无法获取地理信息数据。这时候，无人机遥感技术的就可以为恶劣环境下的大施拳脚，为工程测量提供各类解决方案，有效地提高数据质量和适用性，对工程测量的进一步发展有很大的助力。

3 无人机遥感技术应用的注意事项

3.1 明确、优化相关流程

流程的明确与优化是项目顺利推进的重要保障，无人机遥感技术是前沿的测绘技术，在应用的过程中，应对作业流程进行明确梳理和优化，对相关工作人员进行培训和考察，保证相关人员各司其职，面对紧急情况时，可以做到有据可依，避免不必要的损失。同时，面对新的技术形式，每一次的具体操作都可以为技术优化提供参考，在实践过程中，应及时对流程的不合理之处或突发状况等进行记录，总结经验教训，为日后的流程优化提供参考和借鉴。

3.2 检查相关设备

在测量前，作业的测绘人员应该对相关的设备进行调试，做好设备的调试工作。主要应对三方面内容进行调试，一是通过检查，从根本上确保设备是否符合基本要求，在实际进行测量的工作中，应该根据实际情况随时调整设备；二是对通信、电台等设备的情况进行定期或不定期检查，确认其工作状态，是否处于良好的运行状态；三是对照片的重叠和路线等进行检查，保证测量结果的准确性。

3.3 控制飞行和摄影质量

为了进一步提高工程测量中无人机作业效率，外业作业人员应该对飞行载体和设备进行规范控制。一方面，相关人员应该在规定的时间进入现场，明确飞行时间和着陆位置，合理控制飞行速度，便于其获取更高清晰的测绘图像。另一方面，还需要根据实际情况控制无人机的飞行高度，控制无人机的飞行状态，减少GPS造成的混乱。在飞行过程中，作业人员还需要注意飞行载体的升降速率，制定合理的安全防护对策，避免发生安全事故。

3.4 确保测绘信息的完整性与精确性

相比于传统工程测量，数据采集和像控点布置都是按照常规的方式进行安排，但无人机遥感技术的生产应用却有了很大的不同。由于实际情况，无人机航飞器在测绘过程中并不一定按照直线飞行，而是需要根据地形等特点进行微妙的角度调整，以保证测绘地理信息数据的完整性。但是，当无人机改变方向时，拍摄的图像会出现一些问题，不能直接作为数据使用，需要作进一步矫正处理。一般情况下，可以在无人机在载体上安装高清数码相机，但是镜头角度不固定，以自动变焦镜头为宜，可以有效避免拍摄图像的问题。此外，应用的自动调节参数的高清相机可以根据实际作业情况调整感光度和焦距，以满足各种类型的测区条件。

4 总结

综上所述，无人机遥感技术为工程测量带来了很多便利，不仅有效地提高工程测量外业作业效率和数据的精度，还可以实现在测区环境复杂而又恶劣环境下的测量，从而解决了传统的测量无法完成的问题。同时无人机遥感设备在测绘应用中工作效率高，作业范围广，数据精度良好，可以广泛应用于工程测量外业数据采集等工作中。作业人员应熟悉相关的注意事项，避免不必要的失误。同时，无人机遥感技术还有大量需要研究的地方，这也为相关专业人员未来的研究指明了方向。