無人機遙感技術在測繪工程中的應用

汪兆銳

蘭州現代職業學院

1 前言

無人機遙感技術是利用先進科學技術來實現多種空間遙感的信息，如遙感傳感器技術、無人駕駛飛行器技術、通信技術、自動化技術、智能信息技術等。測繪技術是工程建設和地質勘察活動當中的重要組成部分，測繪工程的測量工作直接影響到項目活動的開展。傳統測繪工作主要是人工測繪方式組成，工作效率低甚至經常出現問題，加上項目工程實際作業情況不可控，很難取得完整的測量結果。在實際測量過程中還會因為人為因素影響到實際測量活動的開展。因此為提升測繪工作的質量，需引進無人機遙感技術來提升整體質量，凸顯出無人機遙感技術的價值。

2 無人機遙感技術的概述和優勢

2.1 無人機遙感技術

無人機遙感技術是結合現代先進技術手段，利用無線電裝置來控制設備飛行的技術，其中融合了CPS、GIS等技術，對一定區域進行掃描獲取相應信息。和傳統的測繪手段來講無人機遙感技術。Unmanned Aerial Vehicle Remote Sensing——無人機遙感，利用先進的自動化、智能化、專業化速度來獲取國土自然、自然環境、地震等空間遙感信息，實現遙感數據處理、建模、運用分析的技術。在實際運用過程中具備機動、快速、經濟等優勢成為人們爭相研究的重點，在目前無人機技術已經從開發研究朝著實際運用方向轉變，成為未來研究的主要技術之一。無人機通過無線電遙控設備、機載計算機成孔等進行操作。整體上來看無人機結構簡單實際成本低，能夠有人駕駛、無人駕駛地完成執行任務，如部分危險地區地質災害調查、空中指揮、環境監測都可以由無人機完成。無人機作為空中遙感平臺的微型遙感技術，其特征是以無人機為空中平臺獲取信息，用計算機來為圖像信息進行處理，按照一定精度要求制作的圖像。在實際運用中根據系統組成和飛行特征可以劃分為固定翼型無人機、無人駕駛直升機兩類。遙控傳感器是根據不同遙感任務使用相應的機載遙感設備來實現控制，無人機使用遙感設備具備數字化、體積小、重量輕、精度高、存儲量大等優點[1]。

2.2 無人機遙感技術的使用優勢

（1）安全性高。隨著現代社會不斷發展，近幾年高端技術的發展為無人機的使用奠定了基礎，無人機遙感技術是現代技術發展的重要裝備，運用范圍廣，參與到多種研究領域內并取得顯著成就。這主要是因為無人機遙感技術的發明，通過無人機遙感技術和攝影技術結合來節省研究成本。比如地質測量的時候不需要像以往地質研究員、飛行員在飛機上進行地質測量，只需要操作無人機系統就可以實現測量。這種方式不僅僅降低了測量成本也保證了科研人員的安全。而且從實際測量情況來看無人機的測量比人為測量更可靠，整體誤差更小。

（2）機動靈活。無人機與航拍機相機相比體積更小更靈活，而且升降時間短。無人機的升降對場地要求很小，但是這并不影響無人機的操作運行。無人機操作簡單運行效率高，在現代科技快速發展的背景下科學技術取得了越來越大的成就，遙感技術也實現了快速發展，讓購買無人機的人逐漸增多，無人機迎來更大市場。無人機和航拍機相比飛行高度更高，測繪作業的持續性、作業效率也更高，因此受到了廣大消費者的青睞。當人們出行作業的時候，因為無人機體積小質量輕，很容易將其攜帶出門，不需要設置專門的起飛、降落場所就可以實現，甚至無特殊工作要求，能快速完成測繪的標準，使用更加方便，從而滿足測繪工作的實際要求。

（3）處理數據效率高。無人機技術研究不斷加深，無人機操作方式更簡單。通常情況下測繪工程測量過程中只需要科學合理設置飛行路線的時候合理設置，根據工作環境來校正數據輕易得到測繪結果。在這個過程中如果無人機出現問題，系統也會自動返回。無人機在飛行的時候可以控制飛行高度改變測繪范圍，位置越高測繪范圍越大，但是精度較低；位置低測繪范圍少，但是能夠達到理想精度。通過兩者之間的配合將環境信息直觀展示出來，方便人們對測繪環境有更真實地了解。

（4）測繪尺度大。隨著現代技術的不斷發展，無人機遙感測繪技術能夠適應各種復雜環境下的作業，在多種優勢的運用下，無人機遙感技術取得了理想的運用價值。無人機遙感技術能夠運用在復雜程度高、條件惡劣的場所，能精準測量保證數據的實時性。無人機遙感技術與三維技術結合，能更全面、精細地展示測繪結果，幫助人們掌握測繪區域實際情況。

3 測繪工程現狀

3.1 測量儀器數字化

進入20世紀80年代之后，工程測量儀器數字化水平越來越高，數字水準儀、電子水準儀、經緯儀、測距儀等軟件不斷研發，并且快速取代了傳統的測量設備，這些設備在研發投入市場之后廣泛運用測繪工程中。目前工程測量設備體系全面實現了數字化，貫徹了數字化發展[2]。比如在測繪中全站儀、電子經緯儀、測繪軟件之間的結合，都可以實現數據采集、數據處理、圖形編輯等。在實現數據采集之后通過編碼、草圖繪制錄入到計算機內，利用計算機實現數據處理，完成圖形變形工作，最后繪圖儀實現輸出成圖。利用全站儀和電子平板結合，在數據采集之后將數據錄入電子平板之后實現圖形的現場修改，在編輯之后利用繪圖儀輸出成圖。利用電子經緯儀、近景攝影儀、計算機技術構建完整三維測量系統，實現工業大地測量、工業測量數字化。測量儀器的數字化能夠有力提高測量精度，保證測量的準確、效率，在測繪中測圖、放樣均能夠實現數字化發展。

3.2 數據采集的自動化

在傳統工程測量中需要大量人員參與其中，但是數據采集自動化程度的提高，測繪作業所需要人員越來越少，僅僅需要一兩個人就可以實現儀器的測量。比如電子經緯儀能夠自動記錄、修成、計算、掃描、消除誤差等。通過自動消除誤差和自動記錄數據來減少測量過程中的人工操作，實現了目標的自動測量提高測量精度。激光水準儀等儀器具備先進的自動化技術，在測量中降低了干擾，實現了測量的連續自動化，提高了作業效率。

3.3 控制智能化發展

目前無人機遙感測繪技術逐漸取代了傳統測量技術，目前測繪設備智能化越來越高，實現對測量的精準定位[3]。工程測繪工作從傳統單一模式方面快速發展，發展到地質測量方面，實現了多學科、高精度勘探。目前全球化發展速度越來越快，而信息技術以工程運行為重要前提，測繪工程是現代科技發展的產物，運用現代技術替代了傳統技術，借助智能化技術來促進工作的穩定發展。

4 無人機遙感技術在測繪工程中的應用要點

4.1 無人機遙感技術的測繪運用

（1）收集影像資料。無人機遙感技術由多種模塊構成，比如飛行器、操控平臺、GPS技術等，無人機遙感技術的運用需要這些模塊之間有效配合才能實現，可以獲取充足的數據資料來為獲得影像資料作為前提，為后續活動的開展奠定良好基礎。想要影像資料能夠滿足測繪工程的實際需求，則需要重視拍攝場所無人機的作業情況，在作業現場合理分析，尤其是飛行器與平臺，保證無人機獲取影像資料全面合理。無人機實際運用過程中還可以調整旋偏角、像素幅度等方面，可以采集到更準確的影像資料。無人機空中三角的拍攝方式能夠優化拍攝流程提高測量效果，保證數據的真實性和有效性。在運用該技術之后能夠強化對數據信息的控制，符合管理要求的基礎上讓整個活動更規范，設置合理的曝光延遲時間，降低轉彎對無人機的影響保證整個拍攝效果。

（2）數據測繪。測繪工程使用無人機遙感技術的時候借助智能化、自動化手段采取測繪現場的數據信息，這些信息數據龐大質量高，具備極為真實的價值，能夠在實際中發揮巨大作用。在采集的數據信息中仍舊存在價值密度低的信息，這些數據信息的存在不利于利用整個數據群[4]。但是無人機遙感技術能夠針對測繪工程的實際情況第一時間清除使用價值低的數據信息，剔除雜亂無章的數據信息之后提高整個數據的利用價值，將剩下的數據重新排序和整理尋找彼此之間的內在聯系，重新排列組合提高數據的連貫性。無人機在測繪的時候還會對航線信息采集，通過分析航線情況判斷航線是否正確，判斷飛行情況將數據傳輸給操作人員和控制人員。操作人員根據這些數據信息，合理操控無人機，保證安全和穩定，從而獲取更多信息。

（3）數據處理。在傳統的測繪作業中測繪工程測量包括多個環節，在測繪作業中需要精準控制每一個環節的施工質量。無人機遙感技術的運用能夠在采集數據的時候實現對數據的精準處理，讓每一個測繪結果更真實而準確。無人機遙感技術的處理，使用數碼影像的排列方式不規則存在。如果在飛行的時候出現角度問題就會提高堆疊度導致影像發生變化，如果俯仰角度高、旋偏角不正常等都會導致影像資料發生改變，和實際存在差異。為解決這一問題，人們在無人機的上方安裝數碼相機，使用變窄視角來變換焦距，得到不同的寬窄視角，以此作為基礎通過不斷地判斷和分析，能夠計算合理參數控制現場，提高數據的處理效果來防止影像存在變形的情況[5]。

（4）低空作業。海拔較高場所的作業很容易受到環境因素的影響，比如高壓地區壓力較低，就會降低無人機的起降穩定性。在高壓地區受到云層的影響干擾拍攝視線，影響測繪工程測量的進行。在這種情況下測繪作業應采取低空作業的方式來獲取相關信息完成工作。針對這一問題我國很多專業人員和企業針對這個方面紛紛研究，并且取得了一定的成就。這一類無人機中不僅僅存在自穩功能，甚至還可以自動檢驗校驗，通過相應軟件來有效處理形變，控制誤差在合理范圍內。在系統內安裝了補償相機來根據實際情況自動調整姿態，讓測量結果更精準。和以往的系統相比該系統更簡單，重量更輕，而且自動化水平更高，可以根據實際要求有效處理影像資料，確保符合實際需求。

4.2 無人機遙感技術的未來發展

首先應實現更為靈活的無人機飛行狀態控制、傳感器控制。無人機遙感技術的發展是一個技術飛躍的過程，在未來的發展中更應重視對飛行狀態的靈活控制，實現更人性化的操控，重點提高無人機遙感技術飛行全方位性、續航能力。針對精度方面，還應重視對傳感器的精度研究，為工程測繪測量提供更精準的數據支撐。其次進一步提高無人機的抗干擾能力。因為無人機遙感測繪技術運用的地區大多數環境惡劣，對無人機的性能各方面提出了要求。部分體型較大的無人機在起飛和降落的時間內需要滑行，在這個過程中會遭遇地質因素而導致無法正常起落。但是小型無人機在飛行高度、抗風能力方面較弱，這些都會影響到無人機的精度。因此在未來的發展中需要充分考慮無人機的精度、抗風能力等，保證拍攝的穩定性，保證測量結果。

5 結束語

綜上，測繪技術為地質勘測項目的開展提供方便，實際作業過程中需要先進技術作為支撐。無人機遙感測繪技術的運用有效提高測量的準確性、方便性，讓測繪工程能夠更好地發展。無人機遙感測繪工程主要運用在信息采集、處理當中，在實際運用過程中提高測繪的應用空間，降低測繪難度。針對未來的發展，仍舊需要以無人機為中心，更好探究與分析。