无人机遥感测绘在工程测绘领域的应用思考

赖山东 郑丽玮

江西省自然资源测绘与监测院 江西 南昌 330009

工程测绘通常会应用在大型工程中，对测绘人员的专业水平和知识储备有着较高的要求。由于整个工程测绘环节较多，因此在实际测绘中往往会出现各种困难和挑战。而无人机遥感测绘技术能够在短时间内高效解决这些问题，因此受到专业测绘人员的高度青睐。

1 无人机遥感测绘技术的概念解析

无人机遥感测绘技术主要依靠各种先进的武器以及驾驶飞行器技术，遥感传感器技术等，并将这些技术进行综合使用，实现自动化、智能化、一体化、专业化的测量。该技术通常会利用在国土资源测量、自然环境测量以及地震灾区测量中，专业人员对无人机遥感测绘技术中的所有数据进行分析整合，再借助信息技术设备加以计算，最终形成科学准确的调查结果，并为工程后期的进行提供数据参考、现阶段无人机遥感测绘技术在国际上有着高的地位，也已经成为国内工程测绘工作顺利开展的基础[1]。

2 无人机遥感测绘在工程测绘领域中的应用优势

2.1 监测工作更加高效

无人机最大的优势是能够在最短的时间内上升到较高的空间中，这样一来，就能够有效扩展监测作业范围。通常情况下，在工程测绘进行中，一台无人机每天会进行300平方公里左右的监测作业，监测效率高且能够呈现完整且清晰度较高的图像，为工程人员的方案设定提供着巨大的帮助。例如，在2018年广州市黄埔区出现特大暴雨，某小区周围环境复杂，山体高度在150米左右，楼高在120米左右，人员是无法进入现场进行勘查的，因此采用无人机遥感技术就能快速对小区周围的环境进行录像，专业人员进行分析之后，科学制定救援方案，最大程度将损失降低到最小。

2.2 监测精度有效提升

无人机遥感测绘技术不仅适用于高空航拍，同时也适用于低空航拍，在低空航拍过程中，勘查人员会根据工程的不同区域，调整无人机的低空飞行范围，虽然低空范围较小，但监测出的数据仍有较高的参考价值。若工程范围较大，同时安排多架无人机也能够充分借助遥感技术，多光谱等对大范围工程面积进行实时监测。

2.3 处理信息速度较快

无人机遥感测绘技术首先具备分析数据速度较快的优势，由于该技术可以获取较高分辨率的图片，因此在获取信息以及分析信息时，可以直接提高信息的准确度。另外，无人机遥感测绘技术能够与其他系统进行有效结合，且匹配度较高[2]。在具体工程测量中往往会使用多种技术结合的形式，这样能够避免出现测量误差，将无人机遥感技术与其他系统互相结合，能够使所有技术的优势更加互补，最大程度提高整个测量结果的准确性。

2.4 技术操作更加灵活

相对于其他传统的测绘技术来讲，无人机遥感技术操作更加灵活。传统的卫星遥感技术以及航空摄影技术不仅需要较高投资成本，同时也容易受到天气的影响。而无人机遥感技术不管是在操作，飞行，测量等环节，都能实现智能化，自动化，除此之外，无人机还具备自我检测功能，若出现故障会及时停止并返回，这样也能有效减少时间浪费。即使在天气比较恶劣或周围地势环境相对较差的区域，无人机也能够调整工作状态，对数据进行高效采集和回收。

3 无人机遥感测绘在工程测绘领域的具体应用

3.1 无人机遥感测绘技术在工程测量环境中的具体应用

在传统的航空摄影技术中，由于受到恶劣环境的影响，该技术就难以在测绘中发挥较大的作用。而无人机遥感测绘技术主要通过无人机设备，该设备有着体型较小，携带方便以及起降点灵活的优势，不仅可以在低空飞行，还能在高空进行飞行。与此同时，无人机遥感技术还能够在飞行的同时快速且准确地获得高清晰度的航空影像，如此一来，可以直接提高测绘应急保障服务的效果。随着科学技术的不断发展，无人机遥感技术也越来越先进，在工作中获取的影像不仅可以清晰地呈现出来，同时还会有各类数据的标注，极大地减少了工作人员的工作内容，为工程的后续开展提供着科学，全面的保障。无人机获取的各类数据还会与地面的计算机技术进行连接，从而达到信息共享，方便测绘人员及时调取和查阅之前的测绘数据，并进行全面分析。

3.2 无人机遥感测绘技术在大比例尺测图中的具体应用

在很多工程测量中都需要获得大比例尺的图片，而能够胜任这一工作的主要技术就是无人机遥感测绘技术[3]。通过低空飞行对工程所涉及到的范围进行全面测量，并获取超清晰的影像数据，将数据信息传递给工作人员，最后所有人员再对数据进行分析和整合，借助专业设备构建完整的大比例尺测图内容。无人机遥感测绘技术能够快速获取数据，主要归功于自动校验功能的组合特宽角低空数据相机系统，通过该系统，所有数据的测量能够最大程度减少误差，避免后期出现各种问题，同时也能有效规避由于人为操作而产生的失误。无人机遥感测绘技术同时也具备边缘现场补偿相机姿态角度的技术，这样更能够提升数据测量的精确度。

3.3 无人机遥感测绘技术在突发性自然灾害中的具体应用

我国疆域辽阔，在负责的地理环境中偶尔会出现各种自然灾害。通常情况下，自然灾害具有破坏力强，不可抗性以及不可预测性的特点，往往会在恶劣的地理环境中出现。例如，山洪、地震，泥石流等，自然灾害出现之后，从救援人员出发到达现场，到最后的救援工作开展，期间的时间最为宝贵。借助无人机遥感技术，能够快速获取自然灾害发生地区的环境和条件，便于救灾人员及时制定救援策略。在传统的救援工作中，载人遥感卫星技术不仅不能及时监测，同时获得的数据准确度也有待提升，这样的测量技术会阻碍救援工作的顺利开展。而替换成无人机遥感测绘技术之后，整个救灾工作的效率能够有效提升。

3.4 无人机遥感测绘技术在影像资料获取中的具体应用

通常情况下，专业人员会在无人机的内部安装摄像头，该摄像头主要是对需要测绘的工程目标内部及周围环境进行各种数据的测量和信息的传递，并形成重要的影像资料。相对于传统的测绘技术，无人机遥感技术的准确性会更高，这是由于无人机安装的摄像头可以动态调整与测绘对象之间的距离，从而找到最清晰，分辨率最高的影响，也能避免影像不全面或缺损的问题，因此能够为地面工作人员传递最佳的图片信息，从而提高整个工程的准确性。无人机安装的摄像头在采取影像数据时，还能对各类影像进行初步校正、回传，对比、分析等处理，满足设备内部的参数要求之后，影像资料才会被进一步传递，这样也能够帮助工作人员节约时间，从而提高工程测绘的效率。

3.5 无人机遥感测绘技术在国土规划测量中的的具体应用

现阶段随着城市建设速度的不断加快，我国人均国土资源呈下降趋势，如何高效的利用国土资源已经成为现阶段国土规划中的重要内容。在城市建设中，尤其是对城市群周边的环境进行测量时，往往有着测量内容复杂的特点。传统的测绘技术已经不能满足环境的具体测量要求，此时使用无人机遥感测绘，再加上GPS定位技术，可以对各个城市群周边的地区加以测量[4]。与此同时，城市内部的交通规划，建筑分布，居民人群分布等也可以借助该技术实现实时监测。城市规划管理人员可以通过监测数据对城市进行有效管理。例如建筑工程管理，道路交通管理等，全面推动城市建设的科学发展。

3.6 无人机遥感测绘技术在矿山测量中的具体应用

国内经济的不断发展离不开各种矿产资源的支持，尤其是煤炭资源，现阶段已经成为社会行业发展的经济支柱。在开采各类资源时，由于矿山所处地理位置特殊，往往有着地势险峻，环境恶劣的特点。若采用传统的测绘技术，无法全面准确的测出矿山的整体状态，这样就会导致在后期的开采计划设计以及开采工程进行时出现各类问题，不仅使工期受到影响，严重的也会带来人员的伤害。而采用无人机测绘技术之后，可以在测量环节对矿山周围的环境进行全面准确的测量，依据精确度较高的各类数据和影像资料，勘察人员和方案制定人员会不断优化和完善开采方案，促进开采效率的持续提升。

4 无人机遥感测绘在工程测绘领域的案例分析

4.1 测绘区域地貌简要分析

某工程属于无人机燃气干线测绘工程，该项目起自A调压站，外围墙在3m左右，在B调压计量站结束，整个管道的管径为D508毫米，拟设计压力为1.5MPa，整体线路长度约在35公里左右，拟设定两座调压计量站在整个干线内会分布6座支管阀井以及3 座阶段阀井。此次测量主要有以下两方面任务，第一首级平面要完成93个图根GPS控制点的测量。第二，在测绘区范围内制作1：500比例尺的地形图，整体长度在35公里。

4.2 测绘仪器设备的准备

勘察人员通过对地形简单勘查之后，确定如下测绘仪器，分别是GNSS全球定位系统、无人机、水准仪、对讲机以及条码水准标尺。这些仪器从运输到使用之前，都会经过严格保管，并核查使用参数是否满足工程测量标准，确保所有参数合格之后再进入下一阶段的测量工作。

4.3 控制测量阶段的开展

在测量初期，工程负责人提供燃气干线一期工程初步规划图，专业人员再充分考虑工程周围环境以及成本投入和项目落地性，制定了控制测量法。采用本省CORS网络RTK测量方法进行全面测量，进一步精细化分之后，将整个燃气干线分成一期工程和二期工程，在一期工程19公里长度中，拟设定93个控制点，所以控制点的设定要满足以下五个要求[5]。第一，控制点要达到影像清晰，这样便于测量的快速进行。第二，控制点应当设在航向3片重叠范围内，若出现多航线可以设置成6片或5片重叠范围，这样可以保证相邻两片之间的影像更加清晰。第三，若控制点在地势较高的位置，应当选择高层起伏较小的地方，这样更便于测量。第四，控制点点位距象片的边缘要在150像素之上。第五，控制点的分部应当在四角及航线交叉处。若有野外区域，应当按1：500比例尺进行跨越测量。在区域网点内，应当按照1：1500比例尺进行测量。

4.4 像控点布设的具体方案

专业勘察人员根据本测量工程的具体情况以及93个相控点的具体要求，采用三脚架方式进行GPS天线的架设工作，并且开始在测量过程中使用专业仪器，该仪器符合下列具体规定：首先，在相控点布设之前，对所有仪器进行初始化参数设计。其次，在具体观测时应当对所有数据边观测边记录。再次，对每一个相控点的测量次数不少于十次，并选择平均值作为最终结果。最后，经纬度应当明确标出。在所有相控点的测量过程中应当保证平面坐标在2cm左右，垂直坐标在3cm左右，这样的测量结果才具备参考性。最后的结果将由专业人员进行核算，分析之后，若满足工程要求，才能投入后期的使用中。

4.5 无人机飞行航线的具体规划

第一，无人机航片重叠度的设置。专业人员在使用无人机进行航拍之前，要科学根据工程周边环境的具体情况设置航线规划，既要保障所有的区域能够监测，同时还应当避免出现重复，这样才能提高航拍质量和效率。根据相关规定，专业人员将航向重叠度控制在60%到80%之间，旁向重叠度控制在15%到60%之间。由于该工程总体所处的地势环境较平坦，因此对无人机来讲，可以按一个航摄分区进行拍摄，最终确定航向重叠度为80%，旁向重叠度为70%。

第二，飞行高度的规划。无人机在进行航拍时，飞行高度与航线规划也应当同样重视。科学的飞行高度能够对区域特点进行全面分析且获取的影像也有较高的参考价值。根据无人机航向，旁向的重叠度可得知，飞行高度应当取决于航线高度的镜头主距，其镜头主距为28mm，影像地面分辨率为0.05m，最终经过专业人员计算，得出相应的飞行高度为215m[6]。

4.6 数字线画地形图数据的采集和处理环节

在该环节，专业人员会采用MapMatrix的数字摄影测量工作站形式，对所有数字测图加以确定，本着业内定位，外业定性的工作原则，将航空数字影像制作做成立体模型。但这一环节需要无人机航拍过程中获取全要素数据，最终形成图形文件，才能制作立体模型。该区域比例尺图形为1:500，因此，可采用外业像控、内业测图、修补测、内业编辑的方法进行。航拍人员会将GPS和全站仪收集到的数据储存在计算机中，再结合CSS 7.0系统制作最终的绘图草图，然后再根据比例尺的相应要求，对所有图片进行检查，最终绘制成DWG格式的图片。

5 总结

综上所述，现阶段工程测绘技术中，无人机遥感技术属于常用技术。在具体使用过程中，作业人员应当科学根据工程所处地理环境以及工程测绘要求，对无人机进行各种设备以及参数的科学设定，并动态调整各类参数，使其满足测绘要求。只有有效发挥无人机遥感技术的测绘优势，在具体工作中才能获取最准确的影像资料，以此保障工程测绘的顺利进行。