無人機遙感技術在測繪工程中實踐范文

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【摘要】將遙感與測繪結合起來，可以擴大無人機航攝的范圍，便于進行國家地理測繪，對城市建設和環境資源的勘探與開發，以及國土資源的利用以及治理都起著積極的促進作用。文章對無人機遙感技術的概況進行了詳細闡述，并對其在測繪工程測量中的具體應用進行了系統分析，研究結果表明，無人機遙感技術可以保證工程測量數據的準確性。

【關鍵詞】無人機遙感技術 ；測繪工程 ；測量

1 無人機遙感技術

1.1 無人機遙感技術的發展現狀

無人機遙感技術，即無人駕駛飛機與遙感傳感器相結合的技術，再通過應用通信技術和 GPS 定位技術，使獲取資源、獲得信息的過程變得簡單、智能。無人機技術的不斷發展，使無人駕駛飛機的應用越來越廣泛。近年來，遙感技術不斷發展，已經可以精確捕捉高分辨率的影像，快速獲取地理信息。無人機測量技術主要指低空遙感技術，無人機遙感技術在應用中具有較高要求，必須與其他技術相結合，才能實現應用價值。無人機遙感技術的短板可以通過多種測繪手段進行彌補，進而不斷擴大其應用范圍，填補行業空白。

1.2 無人機遙感技術的關鍵技術

1.2.1 傳感器技術

隨著傳感器技術成本的下降，將其與無人機平臺一起使用成為可能，部分企業已經研發了系列測繪傳感器 ，包括多光譜、高光譜和熱像儀以及激光雷達。搭配熱成像技術的無人機最常用的功能是用于救援行動。

1.2.2 人工智能技術

伴隨無人機測繪技術的發展，AI（Ar‐tifical Intelligence 人工智能技術）可對飛行路線進行規劃，并大大提高了數據處理與分析能力的智能化程度。AI 可以簡化無人機勘測和繪圖工作，更便于行業的推廣和使用。機器學習對圖像識別有很高的借鑒使用意義，在無人機測繪領域，機器學習可用于智能識別和追蹤目標 ，例如，無人機數碼攝影測量和監測現場工作人員是否采取安全措施等。

1.2.3 自動控制技術

目前，無人機通常由操作員現場手動控制，或者使用軟件規劃飛行，以完成單次或多次的飛行調查。在大規模測繪時，巨大的工作量帶來超高的操作難度。無人機千機編隊工作基本都采取差分輔助定位技術，但在實際的自由空間中，并不具備這樣的條件。差分輔助定位技術的原理是通過GPS或北斗衛星信號，與已知真實基準站坐標進行對比，實現快速厘米級精度定位。操作員不是控制單個無人機，而是控制數個自主飛行的無人機，控制系統劃分測繪范圍，并進行實時飛行路徑跟蹤，無人機設備可根據其他設備的位置進行動態、自動糾正飛行路線。雖然存在一定困難，但隨著無人機自動控制技術的發展 ，這種大規模測繪工作將變得簡單、易行[1]。

1.2.4 電池的體積和壽命

目前，市場上已經推出了便攜式無人機，很多無人機硬件供應商都致力于制造體積更小、質量更輕的設備。除了便攜性之外，在無人機使用問題上還有另外一個重要因素，那就是電池的使用壽命。體積越小、質量越輕，無人機可以持續飛行的時間越長；無人機單次飛行中繪制的區域大小與電池續航之間存在線性關系 ，因此，飛行時間成為使用無人機技術的最大制約因素。通常情況下，固定翼無人機可以在一次飛行中測量高達幾平方千米的范圍；小體積的旋轉翼無人機，可以通過延長電池續航實現一些新應用，改善目前無人機測繪的服務現狀。

1.3 無人機遙感技術的優勢

相較傳統的測繪方法，無人機遙感技術的優勢主要體現在無人機的測繪工作方面。無人機航拍測繪，可以得到清晰的測繪圖像，并能放大測繪比例尺。同時，無人機測繪具有較高的實時性，在開展帶狀地形區地形測繪時，利用航拍無人機可以獲得清晰、準確的帶狀區域地形圖；在公路、鐵路、水庫、海岸線的地形測繪中，無人機遙感測繪也能較好地解決帶狀測繪工程中的難點問題[2]。國產測繪無人機的性價比高。當前，在我國的工程測繪施工中，大多使用國產無人機進行測繪作業。價格上，國產無人機具有較大優勢。除了因為飛行操作不當造成的損壞事故外，在做好維修和保養工作的前提下 ，測繪無人機可以多次使用，且基本上不會出現損壞，而且無人機的維修和保養成本在整個工程測量成本中也相對較少。在某些地形較復雜、氣候環境較惡劣的地區，采用測繪無人機進行測繪，可以有效降低危險地區的測繪風險。無人機測繪可以應用在沙漠、高原、荒漠、戈壁等人跡罕至的地方，并能產生良好效果。

2 無人機遙感技術的應用場景

2.1 無人機遙感技術在低空作業中的應用

低能見度、低云、高海拔、山區是無人機測量和繪圖工作的主要范圍，這使測量和繪圖工作的內容要復雜、有難度。在低云量時，無人機進行測繪工作可與遙感技術相結合，共同完成航拍攝影任務，并且準確獲取數據影像。應用遙感技術可以充分發揮無人機在測繪工程中的應用價值，可以保質保量完成繪圖的要求。無人機遙感技術的價值除了體現在高難度的航拍測繪工作中，還體現在有效應對突發事件中。在原有無人機低空航測系統的基礎上，可以進一步優化和創新無人機專用飛行檢查系統和低空數碼相機系統，并不斷對軟件進行修正，實現飛行、拍攝過程中更科學合理的地形覆蓋。與此同時，不斷提高穩定性能的機械變形技術，可以改善無人機低空航測系統中廣角相機的自穩定性，該技術可以進一步促進無人機測量和測繪技術的發展。隨著科技的發展，計算機軟件自動控制無人機低空航測系統成為可能，可以獲得精確度、清晰度、分辨率更高的數據，做到準確處理。

2.2 無人機遙感技術在復雜地區中的應用

將無人機遙感技術應用于復雜地區的測繪工程，除了能夠在短時間內獲得高清晰度的航拍影像之外，還可以解決許多測量難題。在復雜區域的工程測繪中，無人機遙感技術結合地圖技術，可針對性地記錄高清圖像信息，使工作人員可以借助無人機記錄的圖像信息，對獲得的數據進行調查、分析。在對低空無人機空氣成像系統進行測繪效果分析的基礎上，借助系統處理后的測繪數據，進行社會資源管理和城市化規劃設計。將無人機遙感技術應用于資源開發、城市發展等項目，可提高工程服務的技術水平和繪圖效果，充分發揮低空無人機遙感系統數據準確、獲取數據快捷、高效的優勢[3]。

2.3 無人機遙感技術在惡劣環境中的應用

使用無人機遙感技術，可以不受地理條件的限制，精確、全面地捕捉地形中的每一點。使用低地無人機繪圖技術進行實際測量時，還可以提高繪圖質量。無人機遙感技術融合遠程感知技術，可獲取無人機圖像數據。無人機遙感技術在城市規劃、測繪、自然資源開發等方面都有良好的應用前景。

3 無人機遙感技術在測繪工程中的應用

3.1 航拍影像數據的收集

合理應用無人機遙感技術的前提是協調好組成無人機遙感技術的各個模塊之間的關系。在具體項目中，工作人員依據需要測量的區域范圍，科學選取無人機遙感技術的相關模塊，按照不同的測量精度進行合理運用。按照影像數據的不同使用需求 ，調整飛行器與平臺的運行模式，對旋偏角與像幅進行整合，從而保證航拍影像數據的精確性。同時，對無人機遙感航拍的程序不斷進行調整和優化，以提升影像數據的準確性為前提，應用多種航拍方式，以便獲取精準資料[4]。

3.2 航拍影像的測量和數據的自動獲取

與傳統測繪技術的信息收集相比，無人機遙感測繪技術改變了低密度信息、低使用效率的情況 ，可以按照不同需求合理 、科學地將收集到的數據信息進行分析、處理，提高信息數據的使用效率。與此同時，無人機遙感技術還可以將無序的信息數據進行自動清除或重新排序，以保證數據的準確性以及連貫性。無人機在航拍時，可收集航線數據信息，并進行及時反饋，工作人員可準確判斷障礙物，不斷調整飛行航線，提升安全性，保證測量工作的進行。

3.3 航拍影像數據的處理

在進行測量工作時，無人機遙感技術可以一邊收集數據，一邊處理數據，提升了測繪結果的準確性，使數據真實有效。目前，無人機遙感測繪技術在處理信息數據時，一般會運用數碼影像排列的方法，這就要求必須調整好無人機測量的角度，以免造成航拍影像堆疊、測繪數據圖像扭曲變形的問題。基于此，在實際工作中，工作人員會在無人機的上方安裝數碼相機，通過相機的變焦鏡頭，從不同測量角度進行影像的拍攝 ，便于后續數據的處理。

4 結語

綜上所述，傳統的測繪技術已經不能滿足當前的測繪工程項目，無人機遙感測繪技術成為工程測量的必然發展趨勢，其圖像精度高、可應對復雜地形、不受環境限制的特點，大大提高了測繪數據信息的準確性，提高了整個測繪工程項目的工作效率，保障了測量工作人員的安全性。

作者：張強 單位：湖南省煤田地質局第一勘探隊