无人机在测绘工程中应用技术的分析

◎王亚平

一、无人机航测系统的结构与功能

1.地面控制系统。地面控制系统包括数据接收子系统（包括数据处理终端与接收终端）、无人机地面控制系统（遥控设备，负责对飞机的拍摄、飞行以及起降等予以控制）、航机规划子系统（关键部分为飞行控制软件）。地面站的软件系统用于实现飞机与地面之间的双向数据通讯，主要作用包括对飞行数据予以回放、控制任务载荷、对航点予以可视化编辑、对飞行状态予以控制与监视、对传感器参数予以设置与标定、对飞行控制参数予以设置等。

2.数据后处理系统。其功能较多，具体包括以GPS或POS等飞行数据为依据，对航带间与航带内模型的拓扑关系网予以构建，为全自动定向处理提供条件；以航向为依据，对影像纠偏角予以自行确定；自动实现内定向，对影像框标予以自动识别；自动完成定向点的提取，为平差网的建立以相对定向提供条件；对模型内定向点的数量与分布合理性予以分析；立体影像匹配，进而生成DEM，将TIN、DEM插入离散点，定向点批量生成DEM，对EDM进行过滤或批量修改，DEM差分、合并或切割DEM，经TIN生成等高线；经DEM完成正射影像的批量生成，经TIM与DEM完成单幅正射影像的生成等。

二、无人机在测绘工程中的应用技术分析

1.无人机航拍技术在测绘工程中的应用。在测绘工程中，无人机航拍技术的应用主要包括四个方面，即航线规划与测量范围确定、测量区域控制网建立、测量数据的处理、无人机测量精度的控制。其中，航线规划与测量范围的确定，主要是通过严格控制无人机的拍摄时间来保证拍摄的有效性，因为一般无人机的飞行极限时间为1小时，有效拍摄时间为50 min左右。因此需要合理规划拍摄航线以及待测工程的全境测绘区域，只有这样才能保证无人机测量任务的全面完整执行。测量区域控制网建立，主要是对工程测绘任务的进一步细化，主要实施步骤为：一是根据待测区域面积的大小，进行相应等级、规模控制网络的建立；二是在该控制网区域内设置GPS坐标点，以便三维坐标系的处理和相关数据的处理。在处理测量数据的过程中首先就需要在无人机外业飞行任务完成之后科学、谨慎地开展相关影像的选择工作，从中挑选出影像之后的处理工作则需要借助GPS导航数据与快速排片软件来完成；其次是用事先得出的检校参数预处理无人机取得的原始影像数据，以实现相机透镜畸变缺陷影响的消除；再次测区影像空间坐标与姿态信息则需要借助平差操作来获取；最后将以上操作中所获取的相关数据输入摄影测量专用软件中得出立体测图和所测地区的大比例尺地形图。

无人机测量精度的控制，主要是通过选择适宜的天气、采用适宜的平台和软件来保证无人机测量的精度。无人机航拍任务的实施尽量选择在晴朗天气、可见度高的环境下进行，不仅可以保证影像色彩与地面信息获取的完整性，还可以避免由于雾霾等因素影响导致影像曝光，降低了成图精度的损伤。另外，无人机在执行航空测量任务时，也会受到风力、气流等因素的影响，为了保证航拍影像的清晰性，应采用二维姿态稳定平台，该平台在小范围短时间内，不会受到太大风力变化的影响。由于受到无人机本身体型以所携带摄影设备的限制，在获取航空影像画面时通常画面的比例相对较小，在平差解算时如果采用原有的空三软件，多测区处理时会出现各种错误，因此应选择适宜的平差软件，目前使用较多的为PATB平差软件。

2.无人机测绘遥感系统的技术应用。无人机遥感技术在测绘工程中应用具有很大的优势，但是任何科学技术都会存在一定的局限性，同样无人机遥感技术在实际的工作中也存在一些问题。因此，需要采取一些有效的完善措施。第一，提高搭载在无人机上的传感器的传感性能，可以使用一些具有较高精度的传感器，并且提高无人机的飞行姿态，这样可以提高无人机的工作效率。第二，要提高无人机的抗风性能，目前在大风天气使用无人机的过程中，其准确度会受到影响，甚至还会面临被吹落的风险。第三，需要对无人机的起降性能进行完善，尽量降低无人机的起降条件。

相关数据显示，无人测绘遥感技术常常应用在农村基建工程。究其原因是其造价成本低且具有机动性、适应性等高性能，适合于资金消耗较少的工程测绘中。就征地测量来说，其目的是将集体所有土地转换成国有土地，但在工作实际进行过程中，对于一些坡度较大的土地征收如何测量，存在着一定的争议。相关管理部门的规定是以平面面积为基准面积，而村民认为准确面积应根据土地斜面来计算。针对上述情况，相关技术人员对土地测量进行无人机航测，充分利用正射影相图勾绘技术，保证面积测量的准确性，使相关管理部门与村民达到共识，降低了影响。

3.无人机低空航测系统的技术应用。低空无人机遥感技术在矿区矿山测绘方面具有较高的技术应用水平与优越性，它能够将某些特殊或危险地形的几何测绘数据整合起来并加以测量，再配合地方环境监测数据采集矿山测绘内容进行深度分析。相比于传统人工测绘作业，低空无人机遥感技术在测绘作业方面占有绝对优势。首先，低空无人机具备机动灵活、高分辨率与高效率三大技术优势特征，这三大技术优势确保了其作业中所采集数据的高敏感度与高处理效率。以矿区中所存在的某些应急测绘项目为例，低空无人机遥感测绘技术就发挥了巨大的技术应用优势，因为它能够在相对起降困难的场地环境中取代直升机实施低空范围的遥感测绘，例如在低洼湖泊、低谷、低海拔海洋、高山山麓等区域通过遥感测绘采集大量高清影像资料，其最高分辨率可可达到0.1m左右。其次，在数据处理速度方面它也远远优于目前比较流行的GPS和GIS技术，能够达到单机摄影覆盖面积200㎡以上，这就比常规人工测绘技术提高了大约40倍。再次，低空无人机遥感测绘技术还提供图像测绘编辑与加密处理等丰富功能内容，这些辅助技术都有效控制了矿区工程测绘作业成本。

结束语：随着无人机技术的快速发展，无人机技术已经深入的渗透到各个行业当中，其中无人机与测绘工作的结合，就充分的发掘出了测绘工程的工作潜能。在无人机测绘工作的开展下，测绘工作人员的工作安全得到了有效保障，且测绘工作的效率得到了大幅度的提高。无人机测绘工作的开展，还可以实现与5G网络和移动通信技术的结合，引领测绘工作进入到一个新的时代