探讨无人机遥感在工程测绘中的运用

薛志远

（重庆长江勘测设计院有限公司，重庆 400000）

0 引言

随着我国工程施工与科学技术的不断结合，无人机遥感技术在工程测绘应用中越来越广泛，已经发展成为工程施工中的重要组成部分。无人机遥感技术在工程施工中具有测绘精准、应用范围广、抗干扰、使用方便、精确度较高等优点，这些都是人工测绘无法完成的。另外，无人机遥感技术是多种技术的结合，既有对相关信息的采集、处理，又有对信息的传播与应用，是对信息的综合处理。无人机遥感技术能够自动处理所采集到的数据和信息，而且具有较高的计算精度。其主要功能就是对各种航拍照片及其他作业设备的各项指标进行测绘和自动校正，以保证后续的测绘和计算结果的准确性。因此可以使用无人机遥感技术系统，通过数据采集获得最后需要的数据。为了在测绘软件上建立理想的连接，可以在此环境下提供一些可以阅读和识别的文件。若使用的信息收集方法不正确，可能会发生信息混淆、整体效果低下和收集方法不合理等问题。

1 无人机遥感测绘技术分析

长期以来，我国对工程监测通常是利用六分仪、经纬仪、水准仪等传统的测绘工具进行测定，再加上借助传统的测绘与分析方法，对于不同的工程，在工程测绘的周期和测绘质量方面，参差不齐。总体而言，传统测绘的方法劳动强度大。这些传统的工程测绘仪器，具有测绘周期长、精度低、手动消耗量大、物料消耗量大等特点。动态监测工程的实施情况比较困难。传统的测绘方法是通过人工使用各种专业化的测绘仪器进行实地勘测，具有工程测绘耗时、耗力、耗材，并且准确性不高的特点。随着现代化科技技术的发展，无人机遥感技术的应用就可以有效解决这一问题。

在运用无人机遥感技术进行工程测绘时，可以不需要人工测绘就直接勘测到工程的地形状况，收集到各种信息数据，之后利用计算机将各种数据计算，从而获得工程的基本信息；同时，利用地理信息系统存储的一些信息数据，可以准确预测工程的施工情况，方便人们及时做出准备。随着科学的进步，航空摄影测绘和遥感技术取得了长足的进步，特别是无人机航测技术在实际测绘中使用较多，在工程测绘中发挥了重要的应用。与传统的测绘技术相比，无人机遥感测绘由于可以捕捉具有表面特征的4D 产品并且获得的信息更加全面，因此被用于多种行业和学科。

2 无人机遥感测绘技术原理和特点

2.1 无人机遥感测绘技术原理

近年来，无人机遥感测绘作为一种新型的航空遥感技术发展迅速，且技术日趋成熟。遥感技术，利用卫星遥感与通信系统进行的一种技术，不用直接接触目标，而是通过传感设备，实现对信息的收集与分析处理，并进行信息的识别与分类。遥感技术具有很多优点，如多层次、科学性、宏观性等，广泛应用于地质勘查、工程测绘和工程环境评价等方面，并发挥着越来越重要的作用。通过在地球不同高度上的传感设备，对地球上的电磁波进行收集与加工，包括地球上各种物体反射或者发射的电磁波，再进一步使用特殊的方法对信息进行解读，从而应用在科学研究的各个过程。无人机遥感是通过计算机采集地形地貌、地面物体的3D 坐标和附加属性信息，并通过计算机处理、显示和输出地形图。无人机遥感技术如图1 所示。

图1 无人机遥感技术

2.2 无人机遥感测绘技术特点

随着无人机技术的发展以及普遍应用，把原本大量的外业工作变成了内业工作，在很大程度上解放了工程测绘人员的劳动力及时间，也降低了工程测绘的技术成本。无人机遥感测绘相对于传统工程测绘的优势在于：①起降灵活方便，携带方便，对周围环境和天气要求不高。一般而言，空中范围附近无障碍的平坦地面足以自由起降。②可以低空飞行，提高运行效率。小型无人机可在100～500m 范围内进行低空航拍作业，让用户快速、快速地完成所需的结果。小型无人机单次飞行作业面积约1km2，作业效率高。与传统的工程勘察相比，现场人员的投入显著减少。③可以快速获取高分辨率数据。通过配备的摄像头和其他传感器获取准确直观的地面信息。低空摄影照片的分辨率可以达到3～5cm 的超高分辨率数字图像，这是常规测绘无法达到的。无人机技术具有先进的全球导航技术，能够实现高质量的现场验证和测绘，并生产满足基本测绘需求的产品。无人机遥感技术可以在高度比较低的空中生成高分辨率的远程感知图像，其具有高适应性、高工作灵活性、高分辨率及经济便利等特性，在某些小范围地区广泛地应用了无人机遥感检测系统来进行对数据和传统航空成像等信息的搜集。④无人机与GPSRTK 结合，利用无人机快速灵活获取地面位置数据。GPSRTK 外业捕捉影像控制点的平面和高程信息，保证航拍区域内的测绘精度，两者结合生成数字高程模型。在无人机遥感技术的帮助下，工程测绘的工作得到了平稳开展和运行。无人机技术会给工程测绘界带来一场变革，将会给工程测绘带来一个更加真实的世界，更加高效的世界，开启无人机摄影的新时代。

3 无人机技术应用要点

3.1 施工环境调查

在正式进行工程测绘之前，必须要由有着丰富经验的专家对检测计划进行全面、详细的综合性分析和讨论，需要去掉侧面的干涉才可以得到明确、准确的图像数据，并根据周围的实际情况，规划合理、科学的飞行路径，进行试飞。在项目正式启动之前，应对工程测绘周围的环境进行系统的调查，综合评价被监测区域的环境条件和气候条件，选择适合试飞的飞行平台，将各个方面做完比较后决定最适合监测领域的飞行平台，合理地决定测绘核心点的位置，并为了后续研究和勘探工作的顺利开展进行标记，为正式调查和地图制作打下坚实的基础。

3.2 GPS 技术的应用

为了使测绘网具有较高的准确度，必须对其进行科学的设置。为了保证天线基底的稳定性，应设置无线GPS 设备，并按照要求进行安装，确认是否有异常的信号接收进来，并对建设现场进行全面监控。无人机技术测绘的精确度是我们一直关心的话题，精确度也是以后无人机技术要解决的问题，在不断提高工作效率的同时，要把精确度提高上去。目前采用的无人机遥感技术能够确保将监测和测绘系数精确到毫米级，探测和测绘信息的精度更高。工程测绘主要利用无人机技术、GPS 技术等现代科技手段进行。

3.3 信息采集

在多维应用的工程测绘过程中采用多层次的方法和技术，实现对研究范围内信息的高效、快速获取。信息采集是无人机对工程测绘一个非常重要的部分，采集信息的质量也影响着检测结果的准确性。为了在监测领域获得准确的地理信息，在利用无人机遥感技术采集信息时，必须根据地理特征设置合适的飞行模式，无人机遥感技术可以对采集到的地理信息进行自动分类和过滤，删除与测绘结果无关的、没有特定用途的信息，无人机遥感技术还可以对采集到的信息进行自动加密，防止信息随时变化或者被盗取。当无人机遥感技术完成信息采集的任务后，会把信息数据转换为计算机三维模型，提高了数据信息的可观性，这样就可以大大降低信息和数据的复杂性，进而提高了工程测绘的精度。

3.4 内业数据处理

外业航测工作结束之后，就要着手开展内业数据处理工作。数据信息处理时要利用专业的处理技术来降低外业像控点。要对POS 数据和相片数据进行预处理。对于POS 系统而言，它可以对定位系统与航拍仪进行高度集成，所使用的硬件设施主要为惯性测绘装置，并且还用到了定位系统等。利用POS 系统获取数据时，需要借助定位系统来得到位置参数。借助于惯性定位设备，可以明确定义姿态设备。当数据处理工作完成后，技术人员可以使用网格手工分析技术对两相图像数据进行深入分析和处理。在无人机航测拍摄工作中，可以把拍摄区域分成若干个网格，针对每一个网格做出针对性处理，进而能够准确的掌握这一区域的情况，同时也有助于管理人员全面的了解工程建设状况。这一过程中，需要用到专业性较强的软件进行数据信息的全面融合。对于错误的数据信息，还要进行校正。数据校核期间主要借助控制点来实现。当航测影像呈现出姿态信息和相应的位置信息后，就需要着手开展后续的处理工作。

4 结语

对于无人机技术而言，它是在传统航测技术基础上不断发展进而形成的一种先进的航测新技术。相比于传统的航测技术，无人机技术的效率更高，同时更具轻便性、灵活性与准确性特点。随着科学技术的不断更新，无人机控制系统逐渐实现了人工智能的转变，大大提高了测绘的便利性、操控性、效率等。合理利用无人机技术能够准确进入到相对复杂的区域，并实现对基础工程的有效监测，最终获取准确、完整的信息与数据。无人机技术在当前的工程测绘工作中有着广泛的应用，该技术的时效性与应用效率较高，对于起落场地条件没有严格的要求，应用成本相对较低。通过无人机技术的使用，可以实现对工程测绘动态情况的实时监测与管理，提高工程测绘的时效性，并且提升工程测绘管理部门的工作效率与质量。