无人机遥感技术在测绘工程中的应用

牛甲芳 王铭志 李会平 王永恒 刘晓庆

山东鲁邦地理信息工程有限公司 山东 济南 250101

引言

无人机遥感技术即无人机航测遥感技术，也可称作无人机技术，其原理是通过使用无线设备来控制各种飞行器，达到快速获取信息的目的。目前无人机技术主要是由GPS导航定位系统、无人飞行器平台、数据处理系统和数码传感器组成，是一项集计算机信息通讯、数据处理技术以及GPS系统于一体的高新技术。以往传统的测量技术手段是通过使用载人飞机和卫星来采集地面测绘信息的，这种方式的成本消耗比较高，而且往往会因为天气条件的影响，导致各种信息无法快速更新，极大地限制了测绘工作的开展。与之对比，无人机遥感技术的优势明显，它不但成本低、所需周期短、成像清晰，其操作也是相对非常简单方便，它不光具有传统测绘信息采集的优点，也弥补了其短板。目前我国的无人机技术在各种研发方面已经取得了很大进展，并且受到世界各国的推崇和引进使用。

1 无人机遥感测绘技术的优缺点分析

1.1 优点分析

无人机遥感技术是信息技术的产物，本身就表现出卓越的技术优越性，正是因为无人机遥感技术中的各种基础性技术，使得在无人机遥感测绘的过程中，这一测绘方式比传统的人工测绘有着突出的优势，比如，一次性监测的面积较大，直接就可以通过GPS导航系统来精准对需测绘范围和区域加以定位，在此基础上通过高空遥感摄像头的配备，来保障最终的成像质量，再加上遥感覆盖的地面范围更大，也就意味着相关人员在通过无人机遥感技术进行测绘工作的过程中，可获得更大范围内的测绘数据和信息。根据无人机遥感技术在测绘工程中的应用现状，当遥感覆盖的地面范围越大时，也就意味着工程测绘的空间伸缩性相对较大，也就进一步提升了测绘数据准确度。其次，传统的人工测绘工作下，往往存在很多无法克服的技术难题，且测绘的工作量庞大且流程复杂，而无人机遥感技术下的测绘工作开展时，整体的测绘工作进行时，技术难度系数低且操作流程较少，完全可以在测绘工作进行时开展连续化测绘，这些测绘数据和结果可以直接作为工程建设的重要参考，使得工程人员能够根据这些测绘数据和信息来直接进行相应的工程调整，避免出现严重的工程质量问题。近年来，我国的无人机遥感技术发展十分迅速，流水线式的无人机生产产品线，使得整体的测绘成本显著降低，与人工和其他航拍测绘技术相比，无人机遥感的技术先进性更为突出，且实用性较强，在测绘工程中表现出省时省力的特点，整体的测绘效率偏高。再次，无人机遥感技术在当下已然应用了物联网技术的相关概念，正是因为如此，使得在无人机遥感技术应用在测绘工程的过程中，所产生的测绘数据可以同步传输到相应的网络内，随后经由一系列的处理，这些测绘数据也就可以被加以利用，得到最为准确的测绘分析结果。

1.2 缺点分析

虽然无人机遥感技术有着多方面的技术优势，但在具体的应用过程中同样存在着一定的技术不足，具体表现在以下方面：①无人机的体积较小且重量较轻，虽然无人机的这种特点使得在利用这些测绘技术的过程中能够表现出较好的技术灵活性，但同样使得无人机飞行的过程中机身常常会受到各种因素的干扰，导致机身的稳定性无法保持，比如，在强气流条件下，无人机往往会出现机身颠覆或者倾覆的情况，也就影响了正常的测绘作业实施。②无人机飞行的过程中，环境和天气因素同样会对无人机飞行产生极为不利的影响，比如，在大雾、大风或者大雨天气下，往往不利于无人机的飞行，具体表现为：这些极端恶劣的条件下，操作人员在无人机的控制方面往往面临着一定的难题，也就导致无人机无法正常定位工程测绘范围；外力因素使得无人机无法按照正常航线来飞行，比如，当风力过大的情况下，无人机的飞行平衡性不够，甚至大雨可能会使得无人机中的相关零部件出现一定的质量和安全隐患。③无人机的飞行比较特殊，其飞行动力是由电池来提供的，正是因为无人机这种动力方式的特殊性，使得无人机的运载能力、飞行高度、传感器使用等都有着巨大的限制，大比例测绘任务无法高效完成。④因为在无人机飞行的过程中，所测绘到的相关数据一般要实时通过相应的传输网络来完成，而无人机遥感过程中，数据传输是由无线通信技术来完成的，一旦无人机测绘区域覆盖了一些发展相对落后的地区，这些地区的网络发展不成熟，常常存在信息传输的低效性问题。

2 无人机遥感技术在测绘工程中的应用

2.1 复杂环境的应用

当在环境恶劣的地区实施测绘工程测量作业时，传统的测量技术由于其测量方式的限制难以发挥全部作用，在测量的过程中，进行单一的航拍时，要考虑的因素较多，不仅有对云层的顾虑，还要全面考察测量区域的地势和地形，这种情况传统测量技术很难完成的工作。然而，在进行测绘工程测量时应用无人机遥感技术，则可以解决由于地理环境复杂导致测量受限的困境，无人机遥感技术可以对所有的山脉、河流和不同的地理环境进行全面的调查测量，从而提高整个测绘工程的成像精度[1]。无人机遥感技术不但可以对平原大川进行良好的测量工作，还可以对环境较为恶劣的山区进行准确拍摄，这些都传统测量技术无可比拟的，许多传统测量技术无法解决的问题，无人机遥感技术都可以有效地解决，从而保障了整个测绘工程的测量工作高效顺利地完成。无人机遥感技术不光测量工作完成度高，其使用成本较低且具有很高的安全性，因此在测绘工程中备受欢迎，一直被大力推广。

2.2 信息采集的应用

无人机遥感技术中信息采集一直处于基础性地位，信息采集是无人机遥感技术应用过程中操作最为频繁的行为。将无人机遥感技术应用于测绘工作中，可以实现快速且准确地采集目标区域的地理信息。由于传统测绘的采集技术不成熟，其缺陷导致无法保证采集的地理信息具有准确性、完整性和系统性。与传统的测量技术相比，目前的无人机遥感技术弥补了传统测量技术的许多缺陷，能够完成其不能完成的信息采集工作，无人机遥感技术不光适应环境的能力较强，还能提高采集的地理信息精度。在测绘项目中，通过将影像资料与无人机遥感技术结合，可以确保信息采集能够在同一系统中完成，无人机遥感技术采用多种加密方式从而使地理信息的安全性得到提高。另外，当对工程相关数据进行采集时，运用无人机遥感技术，可以处理复杂的信息。此外，无人机遥感技术还可以根据采集到的地理信息的相关测量标准和要求，扩展单个模型的定向测量操作，使获取地理信息的精度有所提升[2]。

2.3 数据处理的应用

以往的信息采集模式是通过机械化方式进行数据信息处理的，其处理的数据信息存在一些不规则属性，尤其当受到航线和角度的影响时，就会造成影像信息的不同叠加度出现错位的情况，特别是进行图片对比和信息统一工作时，容易导致整体影像信息发生变形。而通过应用无人机遥感技术，搭载其无人机设备，利用摄像设备的高聚焦特性，标记镜头中各种角度的坐标值，对当前摄像机运行中的参数对接进行分析，当坐标值不同时，确认影像设备中的照片的录取和界定的基本概念，从而提高分辨率[3]。

2.4 突发事件的应用

自然灾害的发生是人类不可阻挡和不可避免的，然而人类可以采取一些相应的措施来应对这些难以避免的自然灾害，通过做好预防工作将自然灾害所造成的影响尽可能降到最低。同时为了挽回损失，人类还应当对灾害发生之后的重建工作和安置工作加以重视，提高自身处理紧急事态的效率。一旦大型的自然灾害发生，救援人员的作用至关重要，施救的及时与否关乎着人们的生命安危，而不利的地理环境将会直接影响其工作效率。灾情发生后，应立即获取该地区的地理信息和地形信息，并依据这些地形变化安排救援措施。同时，受害者具体位置的确认非常重要，若救援过程中使用传统的测量方法来测量信息，那么救援效率和救援速度将大大降低，使救援时间白白浪费，遇难者的生命和财产安全将无法得到保障。相反，当自然灾害发生时，将无人机遥感技术应用于救援工作中，便可以快速、全面、准确地控制和采集灾区的地理环境和地形环境信息，从而在短时间内制定出精准的救援方案，最大限度地保障灾民生命财产安全。

3 工程测绘中应用无人机遥感测绘技术的注意事项

3.1 严格控制飞行和摄影质量

如果在测绘工程中采用的是无人机遥感技术，为保障无人机拍摄能够符合测绘工作的技术标准和要求，提升总体的测绘水平，工程人员在开展测绘工作的过程中，应加强对无人机飞行和摄影质量的控制。首先，正式的测绘工作进行中，必须要确保无人机可以严格按照规定的时间进场，并结合测绘区域内的地形地貌等特征，确定最佳的起飞和降落方式，在飞行过程中严格将飞行速度控制在正常标准内，以使得能够在无人机的飞行过程中通过对这些飞行参数的控制来获得高分辨率和清晰度的测绘影像。其次，将无人机的飞行速度保持在正常的标准内，在充分了解了拍摄区域的实际航高与设计行高高度差以后，对飞行速度开展有针对性的控制，在整个的飞行过程中，密切监测无人机的飞行状态，避免由于GPS定位系统应用不当所导致的拍摄质量问题，根据对无人机飞行状态的把握，来进行无人机上升和下降速率的科学控制。最后，因为无人机飞行过程中常常会遇到各种的突发性问题，为促进测绘工作的正常实施，测绘人员需在测绘作业之前，制定完善且可行的安全保护方案，确保无人机飞行过程中的安全性。

3.2 优化像控点测量流程

无人机测绘技术应用时，像控点的布设关乎测绘质量和效益，为全面保证测绘工作的实效性，相应测绘人员在开展测绘工作时，必须要结合测绘区域的地形地貌等基本特点，注重像控点的布设和测量流程优化。首先，根据测绘工作中所规定的拍摄区域与范围，对拍摄区的自由网加以检验，采取相应的技术措施来高效生成自由网块拼图。其次，保障像控点布设的合理性，确保各个像控点之间的距离科学性，最大程度上提升像控点像片拍摄效果。

4 结束语

综上所述，无人机遥感技术的优点很多，它操作简便、成本低，测量的范围广泛，能够快速高效地获取到准确清晰的测量资料，可以应对各种地形条件，不论是用于城市规划测量或是用于矿山地质测量等，都能有出色的表现，在测绘工程中起着非常重要的作用。在无人机遥感技术实际应用时，应当结合区域内的地理环境和空间布局，对不同控制状态下的遥感技术应用形式进行验证，以保证测量数据信息的准确和质量。无人机遥感技术的应用能够使工程测绘的精度得到明显提高，通过智能平台，从而达到数据和信息高效集成的目的，保障了测绘工作的顺利开展。无人机遥感技术也促进了测绘技术的创新，对于有关部门能够及时掌握地理动态有着积极作用，是国民经济向社会信息化发展的重要手段。