无人机遥感技术在测绘工程中的应用分析

华 辉

（湖北省国土测绘院，湖北 武汉 430010）

随着改革开放的不断推进，我国经济水平和科学技术水平不断进步和发展，为工程测绘工作的发展奠定了坚实的基础。遥感技术在无人机上的应用正在逐渐普及，相应的技术和设备也在不断发展。无人机技术已经被普遍地应用在测绘工程中，不但提高了测绘工作的效率，而且还确保了测绘数据的真实性与准确性。

1 无人机遥感技术概述

1.1 无人机遥感技术简介

无人机遥感技术是指运用无线电设备操纵无人驾驶飞行设备，并应用到生产生活中的一种现代化技术。无人机遥感技术包含无人驾驶飞行器技术、通信技术、传感技术以及定位技术等，能够实时监测我国的自然环境与国土资源，并且能够在第一时间对获取的信息进行智能化处理，有助于提高获取信息的效率。

1.2 无人机遥感技术原理

无人机遥感技术测绘系统应用的无人机是根据国际通用标准来设计的，主要是作为遥感平台而存在。在开展航空立体成像时，无人机携带相机沿着飞行线或条带获取垂直航空像片。因为在实践中大多选择航空像片的立体像对，所以要求其航向重叠控制在55%～65%，最常见的是60%，而旁向重叠为30%。像片重叠表示的是相隔一定距离的不同位置拍摄到的同一个目标，当有视差时便可以形成立体像对，并且可以获得对应的立体模型，将其应用于专业的数字测绘软件便可以获得具有较高精度的各类DEM、地形图以及DOM等[1]。

1.3 无人机遥感航拍系统构成

无人机遥感航拍系统主要由飞行平台、机载任务设备及地面系统3部分组成，每一个部分又包含相应的子系统，具体如图1所示。

2 无人机遥感技术在测绘工程测量中的应用优势

2.1 操作方便、灵活

在工程测绘中，无人机遥感技术的最大优势在于其操作的灵活性。鉴于无人机的最新发展技术，可以提供远程遥控和自动巡航2种测量方式。其中远程遥控适用于勘查工程面积较小、对数据精度要求较高的场合；而自动巡航适用于一些事先设置了自动巡航路线的智能化大工程项目，控制模式可根据确定的路线完成拍摄。无论哪种测量模式，与传统的工程测量技术相比，两者的方便性与灵活性都得到了显著提高。

图1 无人机遥感航拍系统构成

2.2 及时反馈信息，处理结果精确

无人机遥感技术对测绘信息进行预处理。在无人机航测过程中，图像数据被暂时存储在机载存储设备中，并按照一定的频率发送出去。在存储过程中，机载微型计算机可以预处理数据信息和图像数据。例如，由于无人机的抖动或旋转而拍摄的某些图片或视频，会导致图片分辨率下降、图像质量变差等情况，或者无人机线路重复而引起影像资料发生重叠的情况等。上述问题均通过预处理将不符合要求、多余的数据删除。如此，减轻了信息传输负担，提高了传输效率，并确保了从地面接收站获得的数据的精确可用性。

2.3 监测范围广

安装在无人机上的广角摄像头可以提供较大的监视范围，但与大型测绘项目相比仍不能满足其高效和高精度的测绘需求，而无人机与遥感技术的结合可以大大提高监测范围和测绘精度。目前，一些较先进的无人机遥感设备，测绘精度可以达到1m以下，基本可以满足大多数工程测绘的需要[2]。

3 无人机遥感技术在测绘工程中的应用

无人机遥感技术在测绘工程的应用系统如图2所示。

3.1 国土测绘中无人机遥感技术的应用

近年来，我国城市现代化日益发展，随着城市化建设速度的加快，城市化建设的规模也在不断扩大。但是，在一些城市的建设中往往会出现建设不够合理的问题，导致这一问题的主要原因是城市规划设计人员无法获得准确的城市测绘数据。在国土测绘中应用无人机遥感技术，设计人员不仅可以获取准确的城市设计数据，保证在城市设计中建立城市数字模型，还可以通过国土测绘和设计来判断城市建设的合理性和标准化。一旦研究人员通过遥感技术拍摄影像和数据分析发现城市建设跟设计要求出现偏离时，可以及时制定补救措施，最大程度保证了城市建设的有效性。此外，研究人员可以通过调整无人机的角度和路线来提高航空数据的准确性。

图2 无人机遥感技术测绘系统

3.2 海岸地形测量中无人机遥感技术的应用

海岸地形信息在资源开发、水产养殖、军事以及基础建设等许多领域得到广泛应用，沿海地形的测绘在促进经济与社会的发展方面发挥着至关重要的作用。为了在保证水产养殖利益的基础上尽可能减少对海洋环境的破坏，养殖业者需要对海水养殖区域进行合理的控制。然而，由于海洋海岸线非常曲折，养殖业者很难在短时间内获得准确的养殖地形相关数据。在这种情况下，养殖业者可以使用无人机的遥感技术拍摄养殖地区域的低速航拍照片，以获得清晰的海水养殖数据。应当指出的是，测绘人员在测绘过程中应注意随时观察周期内的海洋潮汐和天气变化情况，以免无人机遥感技术的测量精度受到潮汐或天气因素的影响[2]。

3.3 突发事件处理中无人机遥感技术的应用

在发生突发事件时，为了有效处理紧急情况并最大程度地减少紧急情况对广大居民的生命和财产造成的损害，应及时测绘突发事件发生地形和地貌，获得相关数据，以便针对突发事件制定相应的应急方案，提升应急方案的针对性。对此，可以在突发事件中引入无人机遥感技术，并通过航拍或调整航拍角度来拍摄各种突发事件现场地形，有效地保证突发事件处理的效率和质量。例如，地震发生后，有关部门应利用无人机的遥感技术在灾后第一时间对灾区进行航拍，为救灾提供准确的地形数据支持，从而极大地提升了救灾工作的效率。

3.4 矿山测绘中无人机遥感技术的应用

为了确保矿山能够得以合理开采并尽可能减少对矿山环境的破坏，有必要进行矿山的测绘，通过测绘，能够根据矿山的全貌制定科学的采矿策略。但是，由于矿山环境的复杂性，传统的矿山测绘技术还存在诸多问题，如测量数据不准确、测量周期长等。为了减少人力、物力、财力的浪费，可以将无人机遥感技术引入矿山测绘中，从而可以有效地掌握矿山的地形并将测绘的数据通过无线传输技术传送至研究人员的控制器上。勘测人员不仅可以在不外出的情况下获得准确的矿山数据，而且还可以通过研究传回来的数据为采矿提供支持。

4 无人机遥感技术在测绘中的应用流程

4.1 测绘目标区域的确定

要想充分地运用测绘获得的信息，在应用无人机制图前，应先确定某个主题的制图区域，以保证无人机始终在该区域中工作。在确定了测绘目标区域后，相关人员可以通过电子地图将区域比例尺缩至最小，以获得较高的边界精度。为了避免结果中出现空白区域，建议将测绘区域设置成圆形，并提前检查目标区域中是否存障碍物，或存在其他干扰源等影响无人机的飞行。如果发现，将其清除，必要时更改无人机的航线。

4.2 地面控制点选取与飞行线路创建

在测绘一些规模较大的工程时，由于需要测绘的面积较大，需要从中选择几个测绘点作为重点控制点，从而实现以下功能：（1）应用自动识别技术获得控制点的信息，提升该区域信息的代表性；（2）完成无人相关控制工作；（3）结合控制点的数量规划无人机航测的顺序，从而避免时间浪费，提高数据的真实性。待地面控制点确定后，可以通过串联的方式将它们连接起来组成空中勘测路线，再沿着已经建立起来的飞行路径让无人机自动完成勘测和拍摄等工作。

4.3 影像资料与测绘数据的获取

无人机通过运用RS技术能够将获得的图像与数据等同步传输至地面控制中心。因为在整个拍摄过程中无人机处于高速飞行状态，假如借助无线技术将图像与数据传输至地面，在此过程中图像容易受到信号的影响，导致分辨率下降。若应用无人机遥感技术，上述问题便迎刃而解。通过调整无人机的拍摄角度和飞行的偏转角度等，能够保证获得高质量的图像。另外，无人机获得的数据经过机载微型计算机予以过滤、删除失真数据等初步处理后，还能够缩小传输数据的存储量[5]。

4.4 传输并处理测绘数据

由于无人机的在采集机载数据和排列数码数据等均呈现出较强的不规则特点，主要原因为无人机是按照一定角度分飞行的，因此在转弯和俯冲时角度偏差较大，导致拍摄的图像发生重叠，最终获得的图像不清晰甚至变形。通常情况下，无人机搭载的数码相机为自动变焦的相机镜头，因此在实际工作过程中，可以调整变焦的数码相机的参数与焦距。

5 结束语

综上所述，无人机遥感技术具有操作方便灵活、及时反馈信息、处理结果精确、监测范围广等优点，已经被广泛地运用在矿山、城市规划、海岸地形、突发事件处理中测绘工作中。其不但可以获得比较准确、清晰的测绘资料，而且还可以适应各种不同的地形条件，并在其间发挥出重要作用。随着无人机遥感技术的不断发展，还需要更多的工作者和研究者积极掌握无人机新技术的操作方法，从而将其作用充分发挥出来。