研究无人机技术在测绘工程中的应用

聂建伟

（北京市建筑工程研究院有限责任公司，北京100039）

1 引言

现阶段，我国科学技术水平得到了很大的提升，无人机技术属于新兴测量技术，现已在现代测绘领域得到了广泛应用。在无人机技术的应用过程中，可以利用搭载的各项遥感设备获取更多的影像资料，采集各项数据信息，完成各种环境下的测量测绘任务，有效地改善了传统测绘技术中存在的不足。除此之外，在建筑行业的快速发展中，无人机技术也将得到进一步的推广和应用，为各个领域的发展提供技术支持。

2 无人机技术的应用优势

2.1 监测的尺度大

在测绘工程中，检测范围的缩小有助于提升监测的整体效果，无人机技术可以在小范围内完成精准性高的监测工作。在科学技术水平快速提升的大背景下，无人机技术监测尺度不断扩大，使得工程测绘的范围得到了优化[1]。另外，无人机技术可以进行三维立体监测，获取更加直观的测绘结果。

2.2 安全性和可靠性

在新时期的快速发展中，科学技术得到了快速发展，无人机技术应运而生。利用遥感系统的无人机已融入很多领域测绘中，利用遥感系统能够针对无人机进行有效控制，计算机技术、图像摄影技术、无人机技术的融合，充分利用无人机进行测量，无须飞行驾驶员、地质科研人员在飞机中进行测量，为测量工作的安全性、可靠性提供了保障。

2.3 高分辨率、多角度的影像

通常情况下，无人机搭载的数码成像设备普遍是新型、高精度的设备，可以从不同角度完成摄影成像工作，如垂直角度、倾斜角度、水平角度。无人机技术可以在航拍地点，从不同尺度、角度进行拍摄，改善了建筑物遮挡问题，可以获取高精度的测量数据，但传统的测量技术很难实现这一要求。

2.4 数据处理成本低

与传统的航拍飞机相比，无人机控制系统相对简单，但无人机所需成本却约低于普通航拍飞机的5倍。通常情况下，无人机驾驶员只需要利用遥感系统在地面就能完成操作，无人机驾驶员上岗执照操作相对便利。通常情况下，无人机普遍选择轻质量的碳纤维复合材料，为后期维修、保养工作提供了很大便利。无人机技术属于新兴技术，搭载的影像处理设备相对较好，对硬件配置要求普遍较低，这就使得数据处理费用比普通航拍飞机有所减少。

3 无人机技术的发展现状

无人机技术主要是利用各种无线设备针对飞行器进行控制，获取更多的信息资料。无人机技术的主要内容是无人机飞行器平台设备、高分辨率的数码传感器设备、GPS定位系统、数据处理分析系统[2]。无人机技术将计算机技术、GPS技术、信息通信技术、数据分析处理技术进行了融合，改变了传统地面测绘信息采集中遇到的问题，现已在很多领域得到了推广和应用。

4 无人机技术在测绘工程中的应用

4.1 测绘工程实例

某公路勘察项目位于西北地区，测区范围约35km2，航摄利用GPS辅助空中三角级数的航空摄影，并使用无人机搭载高分辨率的数码相机进行拍摄，获取真彩数码航片，测绘成果主要是1∶2000正射影像图（DOM）、1∶2000数字线画图（DLG）、高精度的点云数据（DEM）。为了确保航摄范围满足技术要求，需要根据无人机航程，将测区分成15个架次飞行，各个架次可以覆盖3km2，整体飞行面积已超出摄区面积。

4.2 应用实践

4.2.1 无人机航摄准备

在现代化社会的发展中，无人机普遍是小型设备，其承载能力具有一定的局限性。为了提高无人机飞行过程中的拍摄效果，无人机需要搭载小型、轻便的设备仪器，尤其在无人机中搭载拍摄设备的过程中，常用的设备有激光扫描仪、CCD数码相机以及轻型光学相机。除此之外，无人机中还需要搭载相应的计算机设备，有效地处理、保存各项拍摄数据。

4.2.2 无人机外业采集流程

首先，在无人机技术测绘准备阶段，必须明确下列技术要求：（1）成图比例是1∶2000；（2）航向重叠是70%～90%，旁向重叠为70%～90%，摄区边界南北覆盖必须在像幅的30%以上，航线收尾位置需要根据超出摄区所在图幅边界外设置1条基线，架次间重叠保证在5条基线以上；（3）为了满足公路勘察项目设计、勘测要求，需要提高高程精度，使用大比例尺外业作业模式，其比例高于1∶1000；（4）相片地面分辨率是0.075m，最大要控制在0.12m。

其次，技术人员需要明确航高，在使用数码微单相机拍摄的过程中，相机焦距是15mm，影像地面分辨率是0.064m，数字航空摄影地面分辨率直接关系着飞行高度，通过计算得到地面分辨率是0.075m，无人机需要飞行到250m的相对航高进行拍摄，确保航摄精度满足要求。

最后，在无人机外业测绘过程中，技术人员需要明确技术要求、航高，根据重叠率使用专业软件设计飞行航线，航线设计内容主要是飞行路线、定点拍照位置，技术人员还需要将设计航线输入无人机自动驾驶系统中，利用GPS进行导航，根据设计航线飞行，并在固定位置拍照。现阶段，数码相机在不断普及，现代航测软件算法有所更新，与传统的航测系统相比，无人机照相系统不需要云台进行辅助，在后期处理过程中可以纠正相片。并且，在地面位置布设相应的像控点，每张航片必须有3个以上的像控点，最终获取的数据主要是航片、对应航片位置信息、像控点的三维坐标。

4.2.3 数据处理

在该公路勘察项目测绘中，技术人员需要利用无人机获取更多的数据资料，严格按照相关步骤要求进行，数据处理流程如图1所示[3]。

图1数据处理流程

5 结语

为了保证测绘行业的可持续发展，技术人员需要引进无人机技术，不仅要明确无人机技术的优势，还需要强化自身的无人机操作技术水平，掌握无人机技术的测绘原理、注意事项，实现无人机技术在测绘中的充分应用，这样才能够获取准确的测绘结果，确保后续工作的有序进行，为测绘行业的持续、稳定发展提供保障。