工程测绘中无人机遥感测绘技术的应用研究

摘要：随着科技的飞速发展，无人机技术已经逐渐渗透到各个行业领域，成为现代科技进步的一个重要标志。在工程测绘领域，传统的测绘方法往往耗时耗力，且存在一定的安全风险。而无人机遥感测绘技术的出现，为工程测绘带来了革命性的变革。因此，旨在深入研究工程测绘中无人机遥感测绘技术的应用，探讨其面临的困境与挑战，并提出相应的发展策略和建议。

关键词：工程测绘无人机遥感测绘技术数据获取数字高程模型

ResearchontheApplicationofUAVRemote-SensingSurveyingandMappingTechnologyinEngineeringSurveyingandMapping

YAOXianrui

HebeiPuguanGeographicInformationTechnologyCo.，Ltd.，Langfang，HebeiProvince，065201China

Abstract：Withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology，UAVtechnologyhasgraduallypenetratedintovariousindustriesandbecomeanimportantsymbolofmodernscientificandtechnologicalprogress.Inthefieldofengineeringsurveyingandmapping，traditionalsurveyingandmappingmethodsareoftentime-consumingandlabor-consumingandhavecertainsecurityrisks.TheemergenceofUAVremote-sensingsurveyingandmappingtechnologyhasbroughtrevolutionarychangestoengineeringsurveyingandmapping.Therefore，thispaperaimstodeeplystudytheapplicationofUAVremote-sensingsurveyingandmappingtechnologyinengineeringsurveyingandmapping，discussthedifficultiesandchallengesitfaces，andputforwardcorrespondingdevelopmentstrategiesandsuggestions.

KeyWords：Engineeringsurveyingandmapping;UAVremote-sensingsurveyingandmappingtechnology;Dataacquisition;Digitalelevationmodel

无人机遥感测绘技术以其高效、灵活、安全的特点，在工程测绘中发挥着越来越重要的作用。它不仅能够快速获取大范围的地理信息数据，还能够通过高精度的遥感传感器获取高质量的影像资料，为工程设计和施工提供准确可靠的数据支持。然而，无人机遥感测绘技术在应用过程中也面临着一些挑战和困境。例如：无人机平台的稳定性、续航时间、载荷能力等问题，以及数据处理过程中的融合处理难题等，这些问题的存在，一定程度上限制了无人机遥感测绘技术在工程测绘中的广泛应用和深入发展[1]。

1工程测绘中无人机遥感测绘技术的应用流程

1.1数据获取

数据获取是无人机遥感测绘技术在工程测绘中的首要环节，其重要性不言而喻。在这一阶段，任务规划显得尤为重要。技术人员需要根据工程需求，综合考虑比例尺、最终产品形式、地面分辨率（GroundSampleDistance，GSD）等因素，精心规划无人机的飞行路线、高度、速度等参数，这些参数的设定直接关系到后续数据的质量和精度。在飞行前检查环节，技术人员需要对无人机的各项设备进行仔细检查，包括地面监控站、飞行平台、传感器、发动机、电池与燃油等。只有确保这些设备都处于正常工作状态，才能保证无人机能够顺利完成任务。此外，地面控制点的设置和测量也是数据获取阶段的关键步骤。地面控制点的选择需要充分考虑测区地形条件和影像图精度要求，以确保空三测量的精度。在航空摄影环节，无人机将搭载相机根据预设的拍摄点进行自动拍摄，这一过程需要确保无人机能够准确到达拍摄点，并自动开始拍摄。同时，销售点终端（PointofSales，POS）系统将对拍摄过程中无人机的实际姿态参数进行记录，为后续数据处理提供重要依据。待无人机完成飞行任务返回地面后，技术人员还需要对获取的数据进行质量检查，包括航线质量、航飞质量、影像质量等方面。只有确保数据质量符合要求，才能进行后续的数据处理和分析[2]。

1.2数据处理

数据处理是无人机遥感测绘技术在工程测绘中的核心环节，其过程复杂且繁琐。数据预处理是数据处理的第一步，主要包括对POS数据和航带的整理、像片畸变的修正以及像片的匀光匀色等，这些处理能够有效提高数据的质量和精度，为后续的空三测量和DEM（DigitalElevationModel）、DOM（DigitalOrthoMap）生成打下坚实基础。空三测量是数据处理中的关键环节，其核心思想是通过对外业测量相关控制点的合理设置，利用数学模型和平差解算的方法确定航测数据处理过程中必需的所有控制点，这一过程需要技术人员具备扎实的理论知识和丰富的实践经验，才能确保测量结果的准确性和可靠性。在空三加密过程中，相对定向和绝对定向是两个重要的步骤。相对定向是将每个影像都纳入自由坐标系当中实施自由网平差；而绝对定向则是将相对定向结果及时转换至大地坐标系当中，这两个步骤的顺利完成对于确保空三测量的精度至关重要。生成DEM和DOM是数据处理的重要成果之一。DEM即数字高程模型，能够反映测区范围内的地形起伏情况；而DOM即数字正射影像图，则是利用DEM对原始影像进行纠正后得到的正射影像图，这两类成果在工程测绘中具有广泛的应用价值，能够为土地测绘、城市规划、环境监测等领域提供有力支持。在生成DEM和DOM后，技术人员还需要进行质量检查，确保成果符合精度要求。通过这些处理步骤，技术人员可以获得密度更高、精度更好的点云数据和数字表面模型（DigitalSurfaceModel，DSM）[3]。

2工程测绘中无人机遥感测绘技术的应用

2.1精准获取测绘影像数据

在工程测绘中，获取精准、实时的影像数据是至关重要的。传统的测绘方法往往需要大量的人力、物力和时间成本，而且在一些复杂的环境中难以获取全方位、准确的数据。而无人机遥感测绘技术则能够很好地解决这些问题。无人机遥感测绘技术通过搭载高分辨率的相机和传感器，能够在短时间内获取大量的影像数据。同时，借助先进的飞行控制系统和导航技术，无人机能够实现精准的定位和飞行轨迹规划，确保获取的影像数据具有高精度和高分辨率。此外，无人机遥感测绘技术还能够实时传输数据，使得测绘人员能够及时了解现场情况，提高测绘效率和精度。在实际应用中，无人机遥感测绘技术在获取测绘影像数据方面已经取得了显著的效果。例如：在土地测绘中，无人机遥感测绘技术能够获取高分辨率的土地利用现状图，为土地规划和管理提供有力的数据支持。在城市规划中，无人机遥感测绘技术能够获取城市的三维模型，为城市规划提供更加直观、准确的数据[4]。

2.2恶劣复杂环境中的应用

在工程测绘中，常常会遇到一些恶劣的复杂环境，如高山、峡谷、沼泽等，这些环境对于传统的测绘方法来说具有很大的挑战性，而无人机遥感测绘技术则能够很好地适应这些环境。无人机具有轻便、灵活的特点，能够在复杂的环境中自由飞行。同时，无人机遥感测绘技术不需要直接接触目标对象，所以，能够避免一些危险和风险。此外，无人机遥感测绘技术还能够穿透云层、天气等因素的限制，获取更加全面、准确的数据。在实际应用中，无人机遥感测绘技术已经在一些恶劣的复杂环境中得到了广泛应用。例如：在矿山地质勘测中，无人机遥感测绘技术能够获取矿山的地形地貌、矿体分布等数据，为矿山的开采和设计提供有力的数据支持。在灾害监测中，无人机遥感测绘技术能够实时监测灾害现场的情况，为灾害救援提供及时、准确的信息。

2.3低空作业过程中的应用

在工程测绘中，低空作业是一种常见的作业方式。传统的低空作业方法往往需要借助飞机或直升机等设备，成本较高且存在一定的风险。而无人机遥感测绘技术则能够很好地替代传统的低空作业方法。无人机具有轻便、灵活的特点，能够在低空环境中自由飞行。同时，无人机遥感测绘技术能够获取高分辨率的影像数据，满足低空作业的需求。此外，无人机遥感测绘技术还能够实现实时传输数据，提高作业效率和精度。在实际应用中，无人机遥感测绘技术已经在低空作业中得到了广泛应用。例如：在电力线路巡检中，无人机遥感测绘技术能够实时监测电力线路的情况，及时发现并处理潜在的安全隐患。在农业植保中，无人机遥感测绘技术能够实现精准施药，提高农业生产效率和质量。农业无人机在低空作业中的农药喷洒应用展现出了高效、精准、环保等优势，所有作业高度下的飞行速度均为5m/s，这表明无人机在不同高度下都能保持恒定的速度，有助于实现均匀喷洒（如表1所示）。

2.4特殊目标获取中的应用

在工程测绘中，有时需要获取一些特殊目标的数据，如高层建筑、桥梁、隧道等，这些目标往往具有复杂的结构和特殊的环境，传统的测绘方法难以获取准确的数据。而无人机遥感测绘技术则能够很好地解决这些问题。无人机遥感测绘技术能够通过搭载高分辨率的相机和传感器，获取特殊目标的详细数据和影像资料。同时，借助先进的飞行控制系统和导航技术，无人机能够实现精准定位和飞行轨迹规划，确保获取的数据具有高精度和高分辨率。此外，无人机遥感测绘技术还能够实时传输数据，使得测绘人员能够及时了解现场情况，提高测绘效率和精度。在实际应用中，无人机遥感测绘技术已经在特殊目标获取中得到了广泛应用。例如：在建筑物测绘中，无人机遥感测绘技术能够获取建筑物的高精度三维模型，为建筑物的设计、施工和管理提供有力的数据支持。在桥梁检测中，无人机遥感测绘技术能够实时监测桥梁的结构和状态，及时发现并处理潜在的安全隐患[5]。

3工程测绘中无人机遥感测绘技术的应用困境与发展展望

3.1无人机遥感测绘技术的应用困境

3.1.1无人机平台稳定性不足

无人机在执行遥感测绘任务时，需要保持高度稳定以获取清晰的影像数据。然而，由于飞行环境的复杂性，如风力、气流干扰等，无人机平台常常面临稳定性不足的问题，这种不稳定性不仅会影响数据的采集质量，还可能导致无人机失控，从而引发安全事故。

3.1.2载荷能力限制

无人机的载荷能力是指其能够携带的传感器、相机等设备的总重量。由于技术和设计上的限制，无人机的载荷能力往往较为有限，这意味着在执行复杂的遥感测绘任务时，无人机无法携带所需的全部设备，从而限制了其应用范围和数据采集的完整性。

3.2无人机遥感测绘技术的发展展望

3.2.1多无人机组网合作

为了提高遥感测绘的效率和可靠性，未来可以考虑将多个无人机进行组网合作。通过协同规划和智能控制，多个无人机可以同时执行任务，共享数据和资源，从而大大提高作业效率和数据质量。此外，多无人机组网还可以降低单架无人机在复杂环境下的风险，提高整体系统的鲁棒性和安全性。

3.2.2智能控制与容错体系

未来的无人机遥感测绘系统将更加注重智能化和自主化。通过引入先进的智能控制算法和容错机制，无人机可以更加自主地执行任务，减少人工干预的需求。同时，构建可替换的平台、载荷和组合工作流将使得系统更加灵活和可扩展。当某个部分出现故障时，系统可以自动切换到备用方案，确保任务的顺利进行。

4结语

综上所述，虽然无人机遥感测绘技术在工程测绘领域的应用面临稳定性、续航时间、载荷能力以及数据融合处理等挑战，但随着科技的进步和创新，这些困境将逐步得到解决。多无人机组网合作、智能控制与容错体系、数据融合与处理技术提升以及标准化与统一化等发展方向，为无人机遥感测绘技术的未来描绘了充满希望的蓝图。未来这一技术将能够更好地服务于工程测绘行业，为社会的建设和发展贡献更大的力量。

参考文献

[1]秦聪.基于无人机遥感技术的工程测绘应用方法[J].电气自动化，2022，44（4）：77-79，83.

[2]钱建国，宋江，周佳慧，等.无人机航拍的输电线路弧垂测量研究[J].测绘科学，2023，48（6）：189-197.

[3]任东风，姚领，周继.以产出为导向的"无人机测绘"课程教学改革[J].测绘工程，2023，32（5）：68-73.

[4]徐渝杰，舒向阳，陶敏，等.基于无人机和机器学习的川西北修复沙地植被信息提取[J/OL].四川农业大学学报：1-14[2024-01-17].https：//doi.org/10.16036/j.issn.1000-2650.202308287.

[5]曾江超，黄风华，李秉政，等.结合机器学习与高光谱遥感的城市内河水质反演[J/OL].福州大学学报（自然科学版）：1-8[2024-01-17].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/35.1337.n.20240110.0937.002.html.