工程测量中的无人机航测技术应用研究

沈 华，施浩泽，徐 巍，刘俊杰，黄易成

（1.浙江鼎弘勘测设计有限公司，浙江 宁波 315000；2.宁波融程测绘有限公司，浙江 宁波 315000）

信息化时代的到来，为无人机航测技术的发展提供了基础保障。因其具有操作简单、效率高、成本低等优势，被广泛应用在多个领域中，并在不断应用的过程中得到了新的发展。在工程测量中，无人机航测技术的应用，保障了测量信息的准确性与精度要求，同时，兼顾大面积测量、测量安全性高、测量速度快等要点，推动工程测量领域的发展，具有极大的应用前景，需要工程测量领域加大重视程度。

1 无人机航测技术的优势

1.1 操作灵活

无人机体型小巧、轻便，相比于其他形式的飞行器，在起落与飞行过程中都具有显著的优势，仅需要小块的平整场地便可完成飞行任务，不需要设置专用的飞行场所；同时，无人机操作简单，仅需要通过专用的仪器或系统便可实现航测，加上无人机多为低空飞行，受环境因素的影响小，因此更加灵活；另外，无人机的续航能力不断提升，测量范围不断扩大，进一步增强了测量的灵活性。

1.2 测量效率高

传统的测量模式很容易受外在因素的影响，使得测量结果和测量效率达不到预期要求。而无人机的应用有效解决了这个问题，无论在山区、林区，还是在某些结构复杂的地势处，无人机航测技术都可以高效、准确地获取数据信息，为后续工程提供数据支持；另外，随着科技的进步，无人机航测技术各方面的优势进一步加大，有利于工程测量更好地进行。

1.3 测量成本低

传统的工程测量需要投入大量的人力与物力，增加测量成本的同时也无法保障测量质量，同时，相比于其他形式的新型工程测量技术，无人机因其体积和结构的优势，在造价方面远低于其他设备，而且在后期维护上的费用也较低。在进行工程测量时，信息采集质量和效率相同的前提下，无人机航测技术的成本投入更低，具有极高的性价比。

1.4 控制测量范围

就目前来看，无人机航测技术已经比较成熟，对于其他测量技术无法应用的复杂区域，可以通过无人机航测技术进行，并且为了达到良好的测量效果，其可以对测量范围进行控制，将整片测量区域划分为多个小区域进行测量，确保测量的准确性。

1.5 数据处理快

无人机航测是一项系统性技术，包含多种高科技设备、系统、软件等。当无人机采集到数据后，后台系统或软件能及时接收并处理数据；或者在无人机航测完成后对数据进行统一的整理与分析，能在较短的时间内得到测绘区域的相关信息，并且具有极高的精确度。

2 无人机航测技术的应用流程

2.1 相关设备的检查校正

在应用无人机航测技术时，为了保障测量流程的科学性与和伦理性，需要严格按照规定要求落实各项工作，首要任务是对相关设备进行全面的检查校正，确保后续测量工作的有序进行，具体需要注意以下四点内容：

第一，测量人员需要对无人机的运行系统进行全面检查，主要包括是否存在老旧、破损零部件，是否存在异常运行情况等；第二，测量人员需要检查摄像机的运行情况，并根据具体的测量工作校正摄像机的清晰度、分辨率等数据；第三，测量人员需要科学确定测量时间，尽可能选择晴天进行测量，同时需要考虑测量区域的环境问题，最大限度降低环境因素导致的测量误差；第四，测量人员还需要根据测量要求选定合适的比例尺，确保航测图像符合与其要求。

2.2 确认测量目标以及空域申请

在上述的基础上，测量人员需要进一步落实目标确认和空域申请工作：

一方面，测量人员需要明确具体的测量范围和测量内容，在此基础上选择合适的位置当作无人机的起落点，为测量工作的开展奠定基础；另一方面，我国对各类飞行器有明确的规定，必须满足相应要求后才能飞行，因此，测量人员需要向相关部门提交空域申请，通过后才能进行测量工作，若未获得许可，需要按照国家相关要求制定低空飞行方案，明确飞行高度、飞行时间等信息并向有关部门递交申请。

2.3 航线设计与控制点布设

为了保障无人机航测的质量和效率，测量人员需要根据测量区域的实际情况进行航线设计与控制点布置，具体的工作要点如下：

在进行控制点布设时，测量人员需要将整个工程区域进行合理区分，对不同地点进行定点测量，如每隔一定距离设置一个数据采集点，并根据工程规模确定采集点的数量，尤其针对地势情况较为复杂的山地、盆地等区域，更需要严格进行定点；另外，相比于以往的测量方式，无人机航测可以实现自动或手动布设控制点，能够显著提高测量图像的清晰度，确保了定点测量的专业性。

在进行航线规划时，需要考虑到无人机的测量效率、飞行高度、飞行速度等一系列参数：测量人员需要根据测量区域的实际情况设计飞行路线，坚持全面、高效的原则，保障航线的科学性；同时，为了保障测量结果的准确性，需要科学设置飞行高度、飞行速度以及不同区域之间的高度差；另外，测量人员需要按照规定要求以及航线方向操作无人机，保障无人机的运行安全性。

2.4 测量数据整理分析

在测量工作结束后，需要对无人机航测的数据进行处理。首先，工作人员需要导出无人机采集的数据并进行整合处理，筛除其中多余、重复、错误的数据，最大限度确保数据的准确性；其次，工作人员需要依据预先设定的比例尺对图像内容进行核对，同时需要根据设定的控制点对图像内容进行修正，科学的建立坐标系，为后续工作奠定基础；最后，基于上述数据分析处理的结果，工作人员需要进一步利用三维建模软件进行三维实景建模，主要内容包括经测区分块、像对筛选、点云计算、点云构网、纹理映射等，此外，为了保障三维模型的直观性，需要根据实际情况对模型进行修饰，如水体分布、植被覆盖等，至此完成无人机航测工作。

3 无人机航测技术的具体应用

3.1 在水利工程中的应用

水利工程在防洪和提高水资源利用率以及调节江川流量方面发挥了重要作用。为了保障水利工程项目的稳定与安全，需要获得并分析相关数据，并依据分析结果指导后续的水利工程施工，这就给无人机航测技术的应用提供了途径：

在应用无人机航测技术时，测量人员需要依据水利工程的具体规模，确定出无人机测量过程中的停留点位的位置，之后依据这些点位进行测量航线的规划，确保无人机能够高效、快速地完成整片区域的测量。若测量区域地势起伏较大则容易出现测量误差，此时需要在测量区域设置控制点，在此基础上，设计无人机的飞行高度、拍摄方向等，将误差控制在合理的范围之内；若想要进一步提升测量准确性，测量人员需要根据水利工程的实际情况，测量出无人机的飞行速度、画面分辨率等。在完成上述测量步骤后，需要对测量数据进行整合与分析，依据控制点合理的建立坐标系，这样能够建立水利工程的三维模型，通过对模型的分析能够发现水利工程运行过程中存在的问题，实现水利工程质量的提升。

3.2 在污水处理工程中的应用

就目前来看，我国的水污染情况较为严峻，出现各种水体污染问题，在一定程度上阻碍了我国经济与社会的发展。因此，检测水体污染的情况，尤其是水体中蓝藻的含量对污水处理工程具有重要意义，可以通过无人机航测技术解决这一问题。

在应用无人机航测技术进行污水治理时，测量人员需要勘测污染水域的实际情况，并根据污水水域面积、形状等科学的设置测试点用以检测水体中蓝藻的含量，这样能够保障无人机航测不受环境、地形等外在条件的影响；在进行测量的过程中，利用无人机携带的高清摄像机对测量区域进行拍摄，之后将数据传输给后台处理系统，能够帮助相关人员明确水中蓝藻的实际含量，为污水治理工程提供数据支持。另外，在利用无人机航测技术进行污水处理工程的测量时，为了保障数据的准确性，需要通过自动测量与人工调整相结合的方式对摄像机的镜头进行定焦，找到畸变与焦距的关系特点，确保水体污染测量数据的准确性。

3.3 在城市规划中的应用

在城市规划测量的过程中，使用无人机航测技术能够明显改善测量平差规定限差值和外业测量观察值的符合度，同时，无人机航测技术的应用极大地提高了城市规划的测量精度，减少了建筑分布规律和数据分布特征之间的误差，具体的应用要点有以下几点：

首先，在城市化推进的过程中，数据采集的质量关系到城市规划的效果，此时应用无人机航测技术，能够对城市的地形、区域分布等数据进行精确采集，在此基础上进行分析能够保障城市规划的科学性与合理性。在进行某些特定区域的测量时，相比于城市整体规划，其测量面积要小得多，此时应用无人机航测技术能够实现全方位、多角度的信息采集，同时，由于该过程使用倾斜测量的方式，为了保障测量的准确性，需要科学选择倾斜角度。

3.4 在矿山测量中的应用

矿山领域的发展决定我国矿产资源的使用情况，而矿产资源又是经济发展的重要推动力，因此，需要充分做好矿产资源的开发与管理工作。于是将无人机航测技术应用到矿山测量中，为我国矿山行业健康、持续的发展提供了保障。

在进行矿山开采之前，可以利用无人机航测技术对矿山的地质进行全面测量，找到最佳开采位置，能够有效降低矿山开采对其他领域的影响并保障矿山开采的质量和效率。在进行矿山治理时，可利用倾斜测量的方式获取矿山区域的实际情况，在此基础上结合治理标准有效推动了矿山治理工作的落实。另外，通过对无人机航测采集数据的分析与处理可以得到矿山区域的三维模型，将矿山的实际情况直观地展现出来，在此基础上进行灾害预警、综合治理等有效保障了矿山行业的发展。

3.5 在灾害救援中的应用

我国地大物博，因此会出现不同类型的自然灾害。为了降低自然灾害造成的损失，需要提高灾害救援的效率，这就要求必须在极短的时间内完成灾害发生区域的测绘工作，而无人机航测技术的优势正在于其测量的高效性与准确性。通过无人机进行空中多角度拍摄，能够快速获取灾害区域的地形信息并以影像资料的方式呈现出来，能够帮助救援人员分析灾害发生的强度、范围等，之后制定针对性的救援方案，将各方面损失降到最低。

以常见的地震为例。我国地震灾害多发生在西南地区和西北地区，环境相对复杂、恶劣，依靠其他测量方式很难达到预期的测量效果，而无人机航测能够实时获取灾害区域的影响，以此指导后续救援工作的高效进行，有效提高了灾害救援工作的质量。

3.6 在其他工程中的应用

除了上述的工程应用外，无人机航测技术在以下工程中也有广泛的前景。

首先，在特殊地形测量工程中，若坚持以往的测量方式，不仅会投入大量的人力与物力，还会对测量人员的人身安全以及数据准确性造成影响。于是相关单位积极引入了新型测量技术如遥感技术、GPS测量技术等，其中，无人机航测技术因其操作简单、成本低的优势应用最多。其次，在土地开发管理工程中，为了保障资源整治、土地规划的合理性，需要对开发区域进行全面测量，可通过GIS技术、GPS技术、遥感技术、数字化测图技术等进行，其中，无人机航测技术引起时效性高、测量准确等优势，为土地开发管理工作提供了极大的便利。最后，在国土调查工程中，为了保障调查工作的有序进行，需要通过无人机航测科学的设计调查路线，避免了重复调查问题，同时，无人机航测能够准确采集国土数据，极大地简化了国土调查流程。

4 结束语

综上所述，时代的进步推动无人机航机技术的发展，因其具有操作灵活、测量效率高、测量成本低、控制测量范围、数据处理快等优势，被广泛应用在水利、污水治理、城市规划、矿山测量、灾害救援等工程的测量工作中，有效弥补了传统测量方式存在的缺陷，同时也推动了测量技术的革新。因此，工程测量需要加大对无人机航测技术的重视，不断发展无人机航测技术以发挥其最大的价值。